Фотовольтаика стала тем актуальным научным направлением, которым занимаются все передовые страны мира. Находясь на стыке физики, фотохимии и электрохимии, этот раздел науки изучает процесс возникновения электрического тока в различных материалах под действием падающего на него света. Сегодня серьезный подход к фотовольтаике позволяет ученым разных стран открывать новые возможности использования солнечной энергии, которая все чаще движется в сторону использования тонкопленочных систем.
Лаборатория органической электроники и фотовольтаики Университета ИТМО не похожа на классические лаборатории, которые мы привыкли видеть в университетах. Отличается она прежде всего тем, что является результатом сотрудничества индустриальных компаний – консорциумом Solliance, Центром гибкой электроники НЦ «Техноспарк», «СолАртек», Тen flecs – и Университета ИТМО при участии других российских университетов. Ее назначение – вести R&D в сфере материалов и устройств гибкой электроники и фотовольтаики. Для того, чтобы правильно спроектировать лабораторию, привлекались компетентные специалисты. Так, одной из ключевых фигур в создании лаборатории стал ученый МГУ Дмитрий Паращук, который был приглашен в проект около года назад и теперь оказывает научно-технологическое сопровождение лаборатории.
«Это первый совместный проект в области фотовольтаики и гибкой электроники, который сделан в партнерстве с индустриальными компаниями. И речь идет не о любой фотовольтаике, например, кремниевой, а о конкретной тонкопленочной фотовольтаике, которая потом будет использоваться для перспективных технологических направлений и кластеров, таких как гибкая электроника и встраиваемая фотовольтаика. Это направление новое, поэтому для Университета ИТМО важно принять участие в работе над такими проектами. Прежде у вуза подобного опыта по работе с фотовольтаикой не было», – рассказывает директор Инжинирингового центра Университета ИТМО Виктория Желтова.
Укрупненно Лаборатория разделена на несколько функциональных частей: участок жидкой химии, участок нанесения слоев и участок характеризации.
Оснащена лаборатория устройствами для спектроскопического измерения, а также несколькими боксами MBRAUN с вакуумными камерами разного назначения: один служит испарительной камерой, другой предназначен для влажной обработки, третий – для измерения длины.
Еще в начале года на месте лаборатории находился старый спортзал. Организаторам понадобилось четыре месяца для того, чтобы на его месте появилась многофункциональная научно-практическая среда.
«Идея этой лаборатории в том, чтобы студенты и научные сотрудники, трудящиеся здесь, смогли реализовать полный производственный цикл – от порошка до устройства. То есть студент может научиться проходить все этапы последовательно. Подобных лабораторий органической электроники, в которых эту идею сейчас можно реализовать, в нашей стране очень немного. Есть полностью оборудованная лаборатория в МГУ, несколько месяцев назад появилась лаборатория в Сколтехе и Черноголовке. Также есть похожая лаборатория в Новосибирске, но все же без полного производственного цикла. То есть на всю страну таких мест совсем немного, а те, что есть, сконцентрированы в основном в столице. В Петербурге это первая такая лаборатория, хотя здесь, конечно, есть ученые, которые вовлечены в органическую электронику, хоть и не комплексно. Перспективно это направление потому, что спектр применения разработок крайне широк – это и гибкие устройства, и сенсоры, и биосенсоры, и различные детекторы рентген-излучения, системы сканирования отпечатков пальцев и многое другое», – поделился один из авторов лаборатории Дмитрий Паращук.
По словам создателей лаборатории, здесь будут разрабатываться материалы и исходники для конечных устройств. Сами эти устройства в электронике могут быть всевозможными дисплеями и сенсорами, в фотовольтаике же речь идет о гибких солнечных модулях, которые можно наносить на различные поверхности.
«Самое, на наш взгляд, активно развивающееся применение гибкой фотовольтаики – это все, что связано с тематикой Energy independent electric vehicles. Часть из них работает на солнечных батареях, которые как раз наклеиваются на поверхность автомобилей или специально сконструированных, или нет. Вторая тематика – Energy harvesting (Сбор энергии). Здесь речь идет об использовании разработок для зарядки всех мобильных устройств, сенсоров, всего промышленного и непромышленного в области Интернета вещей, начиная от простых кейсов – питания в гостиницах системы контроля доступа, заканчивая созданием не садящегося в течение дня девайса (телефона, ноутбука или планшета) как само собой разумеющееся. Также нас интересует тема BIPV – building integrated photovoltaics: это все, что связано с встройкой фотовольтаики в архитектуру зданий», – рассказала Виктория Желтова.
Исполнительный директор Российского центра гибкой электроники TEN FLECS Борис Галкин. Руководитель центра рассказал о том, как сегодня преодолевается разрыв между исследованиями и разработками и массовым производством в области прототипирования и мелкосерийного производства тонкопленочной электроники.
«Мы считаем, что лаборатория в Университете ИТМО – первый удачный пример прикладных лабораторий, которые не занимаются исключительно теоретическими вещами – исследованиями ради исследований. Мы такие идеи скорее не поддерживаем и не умеем работать с такими фундаментальными организациями. Мы в своей деятельности ориентируемся на работу с теми, кто может переложить индустриальные задачи и переработать их в прикладные вещи. Поскольку мы сейчас запускаем контактное производство, нам очень важно иметь возможность тестировать различные новые технологии, процессы, материалы и новые подходы сначала в лабораторном масштабе, для того чтобы после удачного теста можно было внедрять их дальше в промышленность», – поделился Борис Галкин.
