СОЛНЕЧНЫЙ СВЕТ
В КОНЦЕ ТУННЕЛЯ
Учёные Сибирского отделения примут участие в изготовлении гетероструктур для многокаскадных солнечных элементов. Это решение стало одним из результатов совещания «Современное состояние, планирование и организация работ, направленных на создание высокоэффективных солнечных батарей для космических аппаратов».
П. Красин
Плодотворная работа
Совещание состоялось на территории ОАО «НПП «Квант» по инициативе и под председательством чл.-корр. РАН Николая Алексеевича Тестоедова — генерального конструктора и генерального директора ОАО «Информационные спутниковые системы»
им. академика М. Ф. Решетнёва. Сопредседателями заседания были вице-президент РАН академик Жорес Иванович Алфёров и председатель СО РАН академик Александр Леонидович Асеев.
 |
| Е.Н. Головёнкин, С.Г. Кочура, Н.А. Тестоедов, Ж.И. Алфёров, А.Л. Асеев, О.П. Пчеляков.
|
Н. А. Тестоедов отметил, что корпорация ОАО «ИСС»
им. академика М. Ф. Решетнёва успешно завершила 2012 год, четырьмя стартами запустив в космос восемь автоматических космических аппаратов связи. В настоящее время более 70 % аппаратов в орбитальных группировках Российской Федерации созданы учёными и специалистами Решетнёвской фирмы.
— Мы гордимся результатами труда коллективов предприятий корпорации и наших партнёров-смежников, —- сказал Н. А. Тестоедов. — В то же время, с каждым годом мы всё больше чувствуем, насколько сложно выигрывать тендеры в постоянной, жёсткой, бескомпромиссной конкурентной борьбе как на внешнем, так и на внутреннем рынке. И одним из уязвимых мест нашей работы является энерговооружённость наших автоматических космических аппаратов связи. Это обусловлено недостаточной эффективностью фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) для солнечных батарей.
Разделяя озабоченность Н. А. Тестоедова, вице-президенты РАН А. Л. Асеев и Ж. И. Алферов подчеркнули, что практическое решение этой проблемы лежит на пути совместной, предметной и плодотворной работы коллективов учёных РАН и специалистов промышленных предприятий Роскосмоса. И такая работа уже ведётся.
«Солнечные» результаты ИФП
 |
| Космический аппарат ГЛОНАСС-К. |
Заместитель директора по научной работе Института физики полупроводников
им. А. В. Ржанова СО РАН д.ф.-м.н. Олег Петрович Пчеляков рассказал о предварительных результатах работ по созданию технологии изготовления высокоэффективных солнечных батарей для космических аппаратов на основе сложных многокаскадных гетеросистем.
Результаты исследований учёных ИФП СО РАН продемонстрировали, что методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) можно выращивать плёнки полупроводниковых двойных соединений на подложках из кремния с плотностью прорастающих дислокаций менее
106 см-2, что соответствует лучшим мировым достижениям. Существует несколько способов удешевить производство таких солнечных батарей. Один из самых распространённых — это применение концентраторов света. Вместе с тем развиваются и способы удешевления самого материала солнечных батарей. Во-первых, это замена дорогих подложек на кремниевые, чья площадь и прочность больше, а вес и стоимость меньше. Во-вторых, это применение нанотехнологий, которые позволяют увеличить эффективность солнечных батарей, и оба подхода возможно сочетать. Крупномасштабное производство наноструктурных высокоэффективных солнечных батарей для космоса в России чрезвычайно важно.
Сегодня ИФП ведет совместную работу с учёными из Красноярского научного центра и Опытным заводом СО РАН. Коллеги планируют создать оборудование МЛЭ и технологию изготовления гетероструктур для преобразователей солнечного света в электричество. По заказу «Роскосмоса» разработан и прошёл приёмку эскизный проект установки для синтеза нового материала для высокоэффективных солнечных батарей в условиях космоса. Существует несколько вариантов реализации этого проекта — на Международной космической станции и на автономных космических объектах.
Шесть лет назад предупреждали
 |
| Выступает проф. В.М. Андреев.
|
Несмотря на эти результаты, наша страна отстаёт в мировом производстве высокоэффективных солнечных батарей для космоса. Эту углубляющуюся проблему в своём докладе рассмотрел профессор Вячеслав Михайлович Андреев из Физико-технического института
им. А. Ф. Иоффе.
Он напомнил о совещании на тему «Законодательное обеспечение развития фотоэнергетики», которое прошло 20 марта
2007 года в Государственной Думе. Туда были приглашены около 300 человек — представители министерств, промышленных предприятий, научных организаций и т.д., включая и представителя ИФП СО РАН О. П. Пчелякова. Предварительно в адрес Комитета по образованию и науке были отправлены тезисы доклада А. Л. Асеева и О. П. Пчелякова «Нанотехнологии в солнечной энергетике».
Открывали совещание В. М. Андреев и О. П. Пчеляков. По существу, они стали содокладчиками по теме «Тенденции и перспективы развития современных технологий солнечной фотоэнергетики в нашей стране».
В. М. Андреев отметил, что в общественном сознании уже крепнет убеждённость в том, что энергетика будущего должна базироваться на крупномасштабном использовании солнечной энергии. Солнце — это огромный, неиссякаемый, абсолютно безопасный источник энергии, в равной степени всем принадлежащий и всем доступный. Ставка на солнечную фотоэнергетику должна рассматриваться как беспроигрышный и безальтернативный выбор для человечества.
— Современный рынок фотоэнергетики — это вполне сложившийся, быстроразвивающийся сегмент мировой экономики с возрастающим темпом роста, — добавил
В. М. Андреев. — Прежде всего, это обусловлено практической направленностью национальных программ высокоразвитых стран. Сто тысяч солнечных крыш действует в Германии, более 200 тысяч — в Японии, 1 миллион — в США. Объём производства солнечных фотоэлектрических систем с 2000 года растёт в среднем на 30 % в год. Согласно прогнозам, суммарная мощность фотоэнергосистем в 2020 г. превысит 50 ГВт, то есть за 20 лет увеличится в 140 раз против 280 МВт в 2000 году.
Гигаватты растут
вместе с перспективами
Очень интересно сравнить все эти цифры с современными. Только за три года (2009–2011 гг.) суммарная мощность установленных в мире солнечных станций утроилась (с 13,6 ГВт до 38,5 ГВт). Для сравнения, 23,24 ГВт вырабатывается на 10 атомных станциях «Росэнергоатома» (установленная мощность).
Абсолютный мировой лидер — Германия, мощность солнечных станций которой достигла почти 18 ГВт. Причем 7,4 ГВт она сумела запустить только в прошлом году — это существенно больше, чем мощность пущенных в 2011 году электростанций в России. Доля солнечной энергетики в общемировом энергетическом балансе ежегодно увеличивается на 30–50 %. Печально, но вклад России в мировое производство солнечных батарей для фотоэлектрических энергоустановок составляет менее 1 %. На территории нашей страны существует несколько таких производств, наиболее крупные располагаются в Москве, Рязани и Краснодаре. Интересный проект производства солнечных батарей есть и у «Роснано». Недорогие двухкаскадные кремниевые солнечные батареи на стекле по технологии швейцарской фирмы «Orlikon» предполагается производить в Чебоксарах.
Поэтому перспективы у нас очень хорошие. Они могли бы быть ещё лучше, ведь шесть лет назад на совещании в Госдуме было решено: необходимо как можно скорее принять новый Федеральный закон по фотоэнергетике. Он должен был включать поддержку фундаментальных и прикладных исследований, направленных на снижение стоимости «солнечной» электроэнергии. Кроме того, закон предусматривал льготы на создание крупномасштабного производства кремния и солнечных батарей, а также льготы производителям и потребителям солнечной энергии, которая улучшает экологию и в будущем обеспечит энергетическую безопасность страны. Увы, но пока этот закон так и остается проектом.
Батареи будут нашими
Возможно, что положение солнечной энергетики в России улучшится в ближайшие годы — по крайней мере, на это настраивают итоги заседания в «НПП «Квант». Было решено, что необходимо разработать отечественную импортонезависимую технологию и оборудование, чтобы производить солнечные элементы для космоса в России. Для этого нужно развивать и газофазную эпитаксию, и сверхвысоковакуумную технологию молекулярно-лучевой эпитаксии. «НПП «Квант» предполагает продолжить работы по созданию промышленной технологии производства ФЭП на основе пленок А3В5. В срок до 30.05.2013 будет разработано технико-экономическое обоснование, и когда оно будет готово, Правительству России предложат включить эту работу в Федеральную целевую программу.
Изготовление гетероструктур для многокаскадных солнечных элементов на основе пленок А3В5 предполагается поручить ИФП
им. А. В. Ржанова СО РАН и ФТИ
им. А. Ф. Иоффе РАН. Для изготовления макетов солнечных элементов и измерения их параметров в этих институтах будут созданы производственные участки. При производстве опытных партий ФЭП используют технологические возможности «НПП «Квант», КНЦ СО РАН, СПбАУ НОЦНТ. Учёным предстоит большая, предметная и плодотворная работа — ждём результатов!
стр. 3
| 
