В ставропольском вузе создали прототип установки для выпуска солнечных элементов

Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ) завершает один из ключевых этапов высокотехнологичного проекта конструирования и изготовления газофазной установки на основе металлоорганических соединений (МОС). Проект реализуется в рамках программы "Приоритет-2030", ориентированной на создание отечественных прорывных технологий.

Ученые вуза завершили создание прототипа установки МОС-гидридной эпитаксии - технологии выращивания полупроводниковых слоев из газовой фазы. На базе этой установки в университете будут разрабатывать высокоэффективные солнечные элементы на сапфировых подложках для применения в космической технике.

"Проект предусматривает полный цикл создания отечественных солнечных элементов на сапфировых подложках, включая создание производственной линии. Это важный шаг к созданию современного высокотехнологического производства в Ставропольском крае. Реализация проекта создаст базу для трудоустройства высококвалифицированных специалистов, укрепит позиции региона как центра перспективных космических и энергетических технологий", - прокомментировала ректор вуза профессор Татьяна Шебзухова.

Сегодня в космической отрасли преимущественно используются солнечные элементы на основе кремния и арсенида галлия на германиевой подложке. Однако германий остается очень дорогим материалом. Сапфир (корунд), напротив, значительно доступнее и уже широко применяется в микроэлектронике и светодиодной технике.

Выбор сапфира в качестве подложки для космических солнечных элементов обусловлен его уникальными свойствами, отмечают ученые ставропольского университета. Он обладает высокой оптической прозрачностью, термической и радиационной стойкостью, меньшей плотностью по сравнению с традиционными полупроводниковыми материалами. Эти характеристики особенно важны для работы в условиях открытого космоса - при резких перепадах температур и интенсивном радиационном воздействии. Кроме того, технология выращивания полупроводниковых пленок на основе нитридов галлия, алюминия и индия на сапфировых подложках уже хорошо отработана в производстве светодиодов.

"Сапфировые подложки сейчас по распространенности в электронике практически догоняют кремний. Мы опираемся на уже освоенные технологии нитридной электроники, но переносим их в область космической энергетики. Наша задача - создать солнечные элементы, которые будут не только эффективными и радиационно стойкими, но и конкурентными по себестоимости", - рассказал руководитель Научно-образовательного центра фотовольтаики и нанотехнологии (НОЦ ФН) ставропольского вуза доктор технических наук Игорь Сысоев.

Руководитель проекта также отметил, что специализированные установки МОС-гидридной эпитаксии зарубежного производства стоят до десяти миллионов долларов и в нынешних условиях практически недоступны. Российские промышленные аналоги такого класса пока не выпускаются. Команда вуза приняла решение разработать и собрать исследовательскую установку своими силами.

По словам специалистов, созданная в университете лабораторная установка газофазной эпитаксии отличается высокой сложностью как с точки зрения конструкции, так и системы управления технологическим процессом. Сейчас проводятся финальные испытания ее основных узлов и подготовка к началу полноценных исследовательских работ. На этой платформе ученые вуза планируют отработать режимы получения активных слоев многослойных структур на основе соединений нитридов металлов, оптимальных для солнечных элементов космического назначения.

Следующий шаг проекта - разработка отечественной промышленной установки для серийного производства солнечных элементов на сапфировых подложках. Предполагается, что выпуск таких элементов будет организован на мощностях стратегического индустриального партнера вуза в Ставрополе. Интерес к разработке уже проявило НПО "Сатурн" (г. Краснодар), специализирующееся на производстве космических солнечных батарей.

Справка

Программа "Приоритет-2030" позволит сконцентрировать ресурсы для обеспечения вклада российских университетов в достижение национальных целей развития Российской Федерации на период до 2030 года, повысить научно-образовательный потенциал университетов и научных организаций, а также обеспечить участие образовательных организаций высшего образования в социально-экономическом развитии субъектов Российской Федерации.

Цель программы "Приоритет-2030" - к 2030 году сформировать в России более 100 прогрессивных современных университетов - центров научно-технологического и социально-экономического развития страны.