Физик из Пакистана Мустафа Хайдер ― о новых возможностях для ИИ-ЦОДов, работе в России и питерском метро

― Когда Вы впервые поняли, что хотите связать жизнь с наукой?

― Я с детства любил решать загадки, а, повзрослев, понял, что смогу решать их в науке. Мне всегда легче давались именно естественные науки, так что выбрать направление было просто. В бакалавриат мне повезло поступить в один из лучших университетов нашей провинции. Я говорю «повезло», потому что в тот год, когда я подавал документы, там ввели вступительные испытания ― а до этого зачисляли по среднему баллу в аттестате. Учился я хорошо, но моих оценок было недостаточно, чтобы пройти по конкурсу. Но я был уверен, что успешно сдам экзамены, и действительно стал одним из 120 студентов, зачисленных на факультет физики. Так и начался мой путь в науке.

― Сегодня Вы специализируетесь на фотовольтаике. Почему выбрали именно такое направление?

― Для меня это было очевидным решением. После изучения общей физики в бакалавриате я понял, что мне ближе экспериментальная работа, чем теоретическое моделирование. Именно поэтому в магистратуре я перешел от фундаментальной науки к инженерным дисциплинам ― моей специализацией были термоэлектрические материалы, в которых тепловая энергия преобразуется в электрическую. Однако в докторантуре я решил сосредоточиться на возобновляемой энергетике. Эта тема крайне актуальна: в Пакистане, в частности, остро стоит проблема хранения энергии, да и ископаемое топливо в целом ― ограниченный ресурс. В моей докторской диссертации, которую я писал в Институте исследования металлов Китайской академии наук, основное внимание уделено перовскитным солнечным элементам. Я с большим интересом занимался этой темой, и она по-прежнему остается в центре моих научных интересов.

― Как складывалась Ваша карьера после защиты диссертации?

― После защиты я решил взять небольшую паузу и съездить в Пакистан. Однако еще до отъезда из Китая договорился о работе в качестве постдока с профессором в Центральном Южном университете в округе Чанша. Когда отпуск закончился и я готов был приступить к работе, ввели ограничения из-за пандемии COVID-19 ― я не мог покинуть страну. Это был сложный для меня период, но в итоге получилось устроиться на должность доцента в университете в Пакистане, там я работал два года, преподавал бакалаврам. А в октябре 2022-го наконец смог уехать в Центральный Южный университет.

В то время я столкнулся с финансовыми трудностями и решил пойти в промышленность. И так оказался на нынешнем месте работы ― в Институте передовых солнечных технологий в Сюаньчэне. Здесь занимаются солнечными элементами, включая однопереходные и тандемные устройства, перовскитные технологии, CIGS-элементы и так далее. Мне посчастливилось участвовать в формировании новой отрасли и превращать исследовательские решения в устройства, которые применяются на практике. Сама по себе индустрия солнечных элементов в целом довольно молодая. Она активно развивается примерно с 2010 года, сейчас идет гонка между компаниями, которые хотят проводить эти исследования и выводить их на рынок. Мы были у истоков этого тренда и продолжаем работу в этой области.

― А что, как думаете, важнее всего учитывать при таком трансфере технологий ― когда академические исследования превращаются в коммерческий продукт?

― В некотором смысле индустриальные исследования схожи с лабораторными, но масштаб крупнее: в лаборатории надо управлять очень маленькими объектами, а в промышленных исследованиях происходят столь же точные манипуляции, но с большими объектами и оборудованием. Но ключевое отличие в том, что в промышленности нужно контролировать себестоимость производства. Проект должен быть экономически целесообразен на крупном масштабе, чтобы технологию в итоге внедрили. И конечно, необходимо стремиться к оптимизации стоимости конечного продукта.

― Какие результаты своей работы считаете наиболее значимыми?

― Когда я присоединился к Институту передовых солнечных технологий, многие компоненты солнечных элементов уже были отработаны, но все еще не было рабочей стратегии интеграции для двухвыводного (2T) тандемного элемента на основе CIGS (полупроводниковый материал и тип тонкопленочных солнечных батарей, состоящий из меди, индия, галлия и селена ― прим.ред.) и перовскита. CIGS и перовскит ― это две разные фотоэлектрические технологии, а мы хотели объединить их в единое устройство. Я возглавил экспериментальную работу по этому направлению. Техническая сложность заключалась в том, что исходная поверхность CIGS была очень шероховатой, это мешало прямой интеграции с перовскитом. Я модифицировал границу раздела CIGS, используя дополнительные функциональные слои для улучшения совместимости поверхностей. Затем мы нанесли слой ITO (тонкая прозрачная пленка из оксида индия-олова, которая проводит электрический ток и пропускает видимый свет ― прим.ред.), после чего структура была интегрирована с субъячейкой на основе перовскита.

Это исследование считаю своим главным вкладом в работу, ведь с его помощью удалось устранить ключевое препятствие и продвинуть весь проект вперед. Технология сейчас движется к коммерческому использованию, у нас уже есть несколько опубликованных научных статей и поданных патентов. Также это достижение отметило правительство ― мне присудили награду для иностранных специалистов, которые внесли значительный вклад в технологическое развитие Китая.

― Многие исследователи часто выбирают: академическая наука или индустрия. У Вас получается работать на стыке, всегда хотели именно так?

― Да, и считаю это работой мечты! Еще со времен бакалавриата я искал возможность применить свои исследования на практике, и сейчас именно этим и занимаюсь ― работаю над трансфером технологий из лабораторий в промышленность. Я продолжаю поддерживать связь с лабораториями и университетами, сотрудничаю со студентами и преподавателями в исследованиях, и при этом выступаю в роли эксперта при промышленном производстве. Поэтому считаю, что на самом деле есть не два пути, а три: можно остаться в академической среде, уйти в промышленность или найти нишу в быстрорастущей отрасли, есть есть интерес в применении новых идей, рождающихся в лабораториях. Развивающиеся отрасли, в которых еще нет устоявшихся решений, ― это отличная возможность сочетать научные исследования с индустриальным подходом.

― Сейчас Вы работаете в ИТМО. Как впервые узнали об университете? Почему захотели сюда приехать?

― Всё началось со знакомства с профессором Сергеем Макаровым в 2022 году ― тогда я как раз искал работу. Мы поговорили, и он пригласил меня в свою лабораторию в Китае. Сергей предлагал мне преподавать, но я посчитал, что сначала мне важно получить опыт работы в индустрии. Тогда мы договорились оставаться на связи ― и за это время опубликовали несколько совместных статей. А спустя пару лет он пригласил меня на микро-стажировку, чтобы я смог познакомиться с его лабораторией в Университете ИТМО, мы как раз вместе работаем над проектом по использованию наночастиц для повышения эффективности солнечных элементов тандемного типа (многослойные фотоэлектрические преобразователи, которые состоят из перовскита и кремния, счет поглощения разных частей светового спектра они могут достигать эффективности более 29% ― прим.ред.). В перспективе такие солнечные элементы можно будет использовать для энергоснабжения ИИ-ЦОДов ― центров обработки данных искусственного интеллекта. ЦОДам требуется все больше энергии, но другие источники вроде нефти не смогут обеспечить эти потребности в нужном объеме. Наша текущая задача ― найти способ интеграции центров обработки данных с солнечными элементами.

― Что ждете от работы в ИТМО?

― Прежде всего, я надеюсь как можно быстрее получить результаты наших экспериментов. Один из аспирантов ИТМО как раз сейчас над ними работает. Вторая цель ― выйти на контакт с российскими компаниями, которые занимаются солнечными элементами, и наладить с ними сотрудничество. Без промышленных партнеров проект по интеграции солнечных элементов в ЦОДы неосуществим. Думаю, что в этом может помочь мой опыт по трансферу технологий.

Также за время работы в ИТМО я прочитаю две лекции для студентов ― расскажу о существующих технологиях, о том, что мы разработали, и, конечно, обозначу, какие проблемы в этой области нам еще предстоит решить. Например, проблемы связаны с ионной миграцией в перовскитных солнечных элементах: под воздействием света или тепла ионы в органическом компоненте перовскита мигрируют из поглощающего слоя. Чтобы подавить этот эффект, мы тестируем различные подходы. Например, используем пассивирующие добавки вроде ацетата рубидия. Другой вариант ― создание защитных УФ-блокирующих слоев для стабилизации структуры и предотвращения движения ионов. В целом решить эту проблему важно не только в области солнечных элементов, но и для того, чтобы создавать светодиоды, фотодетекторы или лазеры.

― После завершения стажировки планируете дальше сотрудничать с ИТМО?

― Да, и именно для этого я сюда и приехал. У нас масштабные планы ― я стану частью команды ИТМО и буду продолжать развивать наши совместные проекты, искать пути трансфера технологий. Так что не только останусь на связи, но и планирую приезжать сюда снова.

― А как Вам в целом Петербург? Что удивило?

― До приезда у меня не было времени, чтобы как следует изучить город. Но когда оказался здесь, был сильно впечатлен. Петербург ― второй по величине город России, очень красивый, особенно впечатляет архитектура. Еще удивило метро ― оно сильно отличается от китайского. В Петербурге у каждой станции уникальный дизайн, постоянно их фотографирую.

Очень нравится погода ― приятная, не слишком жарко. ИТМО находится прямо в центре города, вокруг множество красивых кафе и интересных мест, не говоря уже о музеях. Когда будет возможность, планирую посетить Эрмитаж.

― Надеюсь, в Эрмитаже тоже понравится! Но в завершение снова спрошу о науке. Что бы Вы с учетом своего опыта посоветовали молодым ученым, которые только начинают карьеру?

― Я знаю, что в физических лабораториях ИТМО, как и в других подразделениях, теперь есть магистерские программы, реализующиеся вместе с индустриальными партнерами. Считаю, что такие программы — хорошая возможность для студентов понять, в каком направлении развивать карьеру, с какими вызовами предстоит столкнуться в выбранной области и как можно применить свои знания. Обучение на таких программах поможет стать хорошими специалистами.

Я бы хотел посоветовать студентам поддерживать связь с однокурсниками, преподавателями, старшими коллегами. Они могут вдохновить или даже указать более прямой путь в карьере. Выстраивайте связи и продуктивно работайте с сетью контактов, стремитесь быть полезными людям в своем окружении. Короче говоря, в этом машиноцентричном мире оставайтесь человеко-ориентированными. Никогда не знаешь, к чему приведет одно знакомство: например, если бы я не встретил профессора Макарова, я бы никогда не попал в ИТМО, а теперь я здесь, и мы вместе работаем над увлекательным проектом.