Толщина таких панелей 0,15 мм, что чуть больше человеческого волоса. Технология, разработанная юными исследователями, позволит, например, на 70% облегчить конструкцию скафандра российских космонавтов и создать более легкие солнечные панели для МКС. При этом, себестоимость готовой продукции в разы дешевле существующих аналогов. Над проектом работают школьники в рамках направления «Нанотехнологии» программы «Большие вызовы», которое реализуется при поддержке Фонда инфраструктурных и образовательных программ (Группа РОСНАНО).
Гибкая электроника сегодня одно из самых активно развивающихся направлений микроэлектроники. Юные исследователи-нанотехнологи программы «Большие вызовы» синтезировали материалы на основе органических веществ, которые позволят создавать тонкие супергибкие электронные панели. Такие солнечные элементы из гибких органических структур легко потеснят существующие системы на основе кремния.
Солнечные элементы, разработанные школьниками, состоят из 5 слоев. В основе разработки лежат проводящие органические структуры. Толщина отдельных слоев составляет 150 нанометров, а всей структуры всего 150 микрометров, для сравнения размер человеческого волоса порядка 100 микрометров. Это позволяет значительно уменьшить вес готовой конструкции и создавать светопропускающие элементы.
«У ребят была идея, использовать солнечные панели на основе новых материалов, которые бы подходили для космической отрасли, – поясняет руководитель проекта, Екатерина Жмырко. – Они должны быть гибкие, легкие. Благодаря этому, по задумке школьников, можно будет, например, почти на две третьих облегчить конструкцию скафандров космонавтов, и заряжать резервную батарею с помощью гибких солнечные элементов, которые можно нанести прямо на костюм. Надеюсь, в дальнейшем, ребята продолжат работу в выбранной тематике и доработают технологию, которая позволит использовать устройства в экстремальных условия».
В проекте участвуют одиннадцатиклассники из Астрахани, Бурятии, Тюмени и Чебоксар. Все они – финалисты Всероссийского конкурса научно-технологических проектов «Большие вызовы». Школьникам удалось разработать безопасную, простую и легко масштабируемую технологию гибких подложек для солнечных элементов, похожую на привычную всем нам ПЭТ-пленку. Таким образом, готовые элементы можно скручивать в рулоны для транспортировки или применять на изогнутых поверхностях. Органические проводники позволяют в полной мере заменить существующие элементы микроэлектроники, применяемые для изготовления солнечных элементов.
«Обычно для производства солнечных панелей требуется сложное дорогостоящее оборудование, материалы. Технология ребят позволит развернуть завод по производству солнечных панелей прямо здесь в городе Сириус без глобальных вложений, – говорит Екатерина Жмырко. – Стоимость исходных материалов и технологического процесса невелика. Поэтому себестоимость готовой продукции выйдет в разы дешевле существующих аналогов».
По расчетам ребят себестоимость 1 см кв солнечного элемента составляет 4 рубля. Его можно наносить на стекла теплиц и высотных зданий, на фасады и кровли. Область применения таких гибких панелей невероятно велика. Действующий прототип школьники решили сделать в виде чехла для телефона.
«Мы напечатали каркас на 3D-принетере и нанесли на него наше гибкое покрытие, – объясняет участника проекта Оля Сергеева из Чебоксар. – Ведь сегодня человек постоянно пользуется телефоном и его нужно регулярно заряжать. В нашем чехле телефон можно просто положить на солнце и он будет заряжаться. Себестоимость чехла – всего 400 рублей. Это очень удобно. Солнце сегодня самый доступный источник энергии. Тем более здесь, в Сочи, где около 300 солнечных дней в году. Поэтому в городе Сириус у этой технологии большие перспективы для внедрения».
Партнером проекта выступил Ульяновский центр трансфера технологий. Наноцентр уже 4 год участвует в программе «Большие вызовы». Для школьных проектов ведущие эксперты наноиндустрии всегда предлагают интересные темы, чтобы познакомить участников с современными трендами в сфере науки. Технологии производства солнечных элементов из органических соединений от участников программы «Большие вызовы» предстоит тщательная экспертиза. Ульяновские ученые проведут исследования разработки школьников, чтобы масштабировать ее.
.png)
