С точностью до атома

Если производство уникального материала удастся вывести на промышленный уровень, то солнечную энергетику ожидает настоящий прорыв – она может стать дешевле традиционной. Разработка технологии получения нанопорошка кремния солнечного качества проводится на кафедре физики и химии Рязанского филиала МГОУ под руководством заведующей кафедрой Галины Мельник и доцента Ольги Труниной. Значимость исследований подтверждена экспертами. В конце августа на IX Московском международном салоне инноваций и инвестиций проект был удостоен золотой медали.

Производство поликристаллческого кремния – исходного материала для солнечной энергетики – в России практически отсутствует. Пальма первенства принадлежит корпорациям США, Японии и Германии, но и там давно ведутся поиски менее затратной, а также экологически чистой технологии.
– Производителей солнечного и полупроводникового кремния в России немного, и в основном это не глобальные компании, а небольшие инновационные предприятия. Работают они, как правило, на остатках советского наследия, используют устаревшее оборудование, пытаясь приспособить его к своим технологиям, – рассказывает Ольга Трунина. – Строительство большого производства в Красноярске ведётся уже много лет, и там предполагается использование технологии с применением трихлорсилана – вещества ядовитого и взрывоопасного, что повлечёт высокие расходы на экологическую безопасность. Ничего другого, кроме трихлорсилановых или силановых заводов, в мире пока не придумали. Япония, например, не вкладывает средства в их строительство из-за высокой токсичности производства – ожидают появления более прогрессивных технологий.

Похоже, что мы становимся свидетелями их зарождения. Получение нанопорошка солнечного кремния происходит без трихлорсилана. «Здесь единственное вещество, требующее осторожности, – это кислоты, которыми обрабатывается порошок для очистки от металлических примесей», – поясняет Ольга Трунина.

В течение двух лет научные и лабораторные исследования финансируются по программе «У.М.Н.И.К.» Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере. Авторам удалось в лабораторных условиях пройти полную цепочку – от получения нанопорошка солнечного кремния до изготовления фотоэлектрического преобразователя, являющегося элементом солнечного модуля. Когда с пластины удалось снять электрическую энергию, стало понятно, что исследователи на правильном пути.
– Теперь необходимо отработать производственную цепочку, чтобы была возможность получать нанопорошок в промышленных объёмах, – говорит заведующая кафедрой Галина Мельник. – Для этого, скорее всего, потребуется создать малое предприятие при вузе как научно-инновационном центре. Предполагается финансирование по программе «Старт» Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере.

Технология получения нанопорошка будет защищена патентом. Помимо экономических преимуществ, она обеспечивает существенное снижение материальных затрат. Авторы разработки провели расчёты и установили, что цена одного килограмма поликремния будет в 3-4 раза ниже, а энергии на его изготовление потребуется меньше в десятки раз. Уже сегодня создатели технологии думают о том, как сделать её более совершенной. К примеру, ведутся работы по получению на основе нанопорошка кремния жидких слоёв, образующих фотоэлектрический преобразователь нового типа. Пока это выглядит фантастикой, но, возможно, придёт тот день, когда «солнечной батареей» сможет стать любая поверхность, на которую нанесут слои кремниевой суспензии.

Дмитрий Соколов