Друк гнучких сонячних батарей від Дмитра Лопатіна
МІСЦЕ ПІД СОНЦЕМ
Ідея створення гнучких батарей народилася у випускника аспірантури кафедри радіофізики і нанотехнологій КубГУ, коли він, будучи студентом, проходив практику на краснодарському підприємстві «Сатурн», яке займається розробкою сонячних і акумуляторних батарей для космічних кораблів. «Мене завжди цікавили екологічні проекти, що дозволяють хоча б частково зменшити залежність від енергоресурсів», - пояснює своє захоплення Дмитро Лопатин. Сьогодні робота над технологією є одним з проектів компанії Wira Energy, створеної Лопатіним в 2011 році спільно з ще одним лауреатом Зворикінского премії, москвичем Олександром Атаманова. «Ми в Краснодарі більше займаємося власними розробками, - пояснює Дмитро Лопатин. - Функції Олександра (Атаманова. - Прим. Ред.) - бізнес, зустрічі та переговори. Крім проектів Wira Energy у нього є ще й два своїх ». Над технологією виробництва гнучких сонячних батарей краснодарец разом з однокурсником Олегом Барановим, а також аспірантами та студентами КубГУ працює вже близько трьох років. Свої розробки вони проводять частково на базі університету, частково - на заводі «Сатурн».
Запропонований краснодарцами тип тонкоплівкових сонячних модулів сьогодні менш розвинений, ніж батареї на кристалічному кремнії. Загальний обсяг їх виробництва в світі становить приблизно чверть від усієї фотоелектричної промисловості. Особливість подібних панелей в тому, що напівпровідник в них осідає на підкладку тонким шаром (товщиною близько одного мікрона). А в якості напівпровідника можуть виступати різні матеріали, що володіють здатністю поглинати світло.
Тонкоплівкові модулі не вимагають прямих сонячних променів і працюють при розсіяному випромінюванні. Тому їх сумарна річна потужність на 10-15% більше, ніж у традиційних кристалічних сонячних панелей.
Крім того, подібні батареї ефективніші в умовах туману, похмурої погоди, а також в місцях з високим вмістом макрочасток в повітрі. Єдиним їх недоліком є те, що вони займають площу в 2,5 рази більше, ніж моно- і полікристалічні панелі.
«Наші модулі складаються з шару пластика і безпосередньо самого шару батареї, - пояснює Дмитро Лопатин. - Якості батарей ми добиваємося за рахунок того, що наносимо шари рівномірно, тонким розпиленням ». За словами краснодарців, використання недорогих матеріалів, а також зниження їх витрати за рахунок технології призводить до зменшення питомої вартості одержуваної енергії приблизно в 4 рази. Це дозволяє значно скоротити термін окупності панелей. Крім цього, пристрої з виробництва батарей дозволяють в автоматизованому режимі друкувати цілі рулони сонячних осередків. «Зараз для виробництва одного квадратного метра панелей потрібно близько двох годин. У перспективі ми хочемо домогтися результату в 30 квадратів за добу », - пояснює пан Лопатин.
Собівартість 1 кв. м сонячних батарей становить 3-4 тис. рублів, а витрати, понесені на створення установки для виробництва осередків, - близько 300-400 тис. рублів. Основний дохід Wira Energy планує отримувати від продажу батарей, але не виключається і можливість реалізації установок. І хоча область застосування гнучких панелей досить широка, компанія в більшою мірою орієнтується на використання своїх батарей для електростанцій. «Подібні модулі можуть використовуватися для тих же потреб, що і звичайні кристалічні, плюс завдяки гнучкості їх можна вбудовувати в одяг, намети і інше туристичне спорядження. Однак нас більше цікавить використання панелей на дахах будинків », - розповідає Дмитро Лопатин.
Саме виробництво сонячних батарей для електростанцій сьогодні займає більшу частину світового ринку - 90%. Решта 10% припадають на текстильну промисловість. За даними РБК, основними підприємствами за обсягами випуску сонячних фотоелементів і модулів в Росії є «Сонячний вітер» (Краснодар), «ТелекомСТВ» (Москва, Зеленоград), московське підприємство «Всеросійський НДІ електрифікації сільського господарства» (ВІЕСХ), «Сатурн» ( Краснодар) і СОЛЕКС (Рязань). Їх частка на ринку країни - понад 80%, в світі ж російським компаніям належить лише близько 1% загального обсягу виробництва. Дмитро Лопатин вважає, що їх продукції цілком під силу вийти на міжнародний ринок. «Головними технологічними конкурентами для нас зараз є американські компанії Nanosolar і Twin Creeks Technology. Вони використовують схожі рішення, однак наша технологія в деяких областях точніше і дешевше », - пояснює Лопатин.
ЕНЕРГІЯ ГРАНТІВ
У свій проект краснодарци вже вклали близько 600-700 тис. Рублів. З них 500 тисяч склали урядові гранти і лише 200 тисяч - власні кошти компанії. Зі свого технологією Дмитро Лопатин став лауреатом конкурсу «Енергія молодості», організованого фондом «Глобальна енергія», а також отримав допомогу від Фонду сприяння розвитку малих форм підприємств у науково-технічній сфері (фонд Бортника). Загальна сума грантів склала понад 1 млн рублів. Ще на 1 млн рублів краснодарци можуть розраховувати в разі присудження Зворикінского премії. Проект уже дійшов до півфіналу конкурсу, набравши за підсумками першого етапу найбільшу кількість балів в номінації «Чисті технології».
За словами Дмитра Лопатіна, щоб допрацювати до кінця зразок пристрою для друку батарей, буде потрібно ще близько 3-4 млн рублів. «Ми вже виготовили невелику установку для виробництва. Нещодавно з США прийшли деталі для другої. Коли буде готова більш масштабна модель, можна буде виходити на ринок », - розповідає розробник. Зараз проект не має інвесторів, але розробкою активно цікавилися представники Російської венчурної компанії, а також ГК «Ренова». Остання, до речі, недавно разом з Роснано запустила в Новочебоксарске підприємство повного циклу з виробництва сонячних модулів на базі технології тонких плівок.
Однак сам Дмитро Лопатин вважає, що вкладати гроші в проект поки рано. «Для початку необхідно налагодити технологію, - говорить молодий вчений. - А ось через рік, коли все необхідне буде зроблено, має сенс залучати інвестиції для масштабування виробництва ». Саме вдосконалення технології стане головним завданням розробників на найближчий час. Нещодавно вони знайшли ще одне приміщення для роботи в декількох кілометрах від Краснодара. Там молоді фахівці планують запустити тестове виробництво своїх батарей.
КОРЕЙСЬКЕ ПРОПОЗИЦІЯ
Проекти «Друковані гнучкі сонячні батареї» і W.IRA є основними для компанії Wira Energy. І якщо перший поки що перебуває на стадії розробки, то останній ось-ось має з'явитися на ринку. Нещодавно компанія отримала російський патент на винахід, а також запустила серійне виробництво вбудованих в стільниці блоків для зарядки смартфонів.
Технологію російських розробників вже високо оцінив співзасновник Apple Стів Возняк, зі своїми пропозиціями до краснодарців звернулися Nokia і Samsung. З представниками останньої творці W.IRA повинні незабаром підписати контракт. За словами Дмитра Лопатіна, сума операції оцінюється в кілька десятків мільйонів доларів. «Ми поки на стадії підписання угоди. Нещодавно була оформлена міжнародна патентна заявка. Але щоб Samsung зміг впровадити наш винахід, необхідно ще подати кілька заявок по країнах, в тому числі і в Кореї », - розповідає аспірант КубГУ. Поки ж команда Лопатина розмірковує над тим, як краще вчинити зі своїм винаходом: виробляти самим або використовувати трансфер технологій. «Ми більше схиляємося до проміжного варіанту. Лінзи для поля будемо робити самі. Решта передамо в Samsung, у них вийде зробити краще і дешевше », - пояснює Лопатин.
Зараз першочергове завдання для краснодарців - вивести головні продукти компанії на ринок. А після цього, як зізнається сам вчений, він хотів би зайнятися розробками, пов'язаними з медициною. «Є у мене ще один проект - компактний магнітний енцефалограф стимулюють центральну нервову систему. У ньому частково використовуються технології, раніше реалізовані в бездротових джерелах живлення. Тільки тут вони застосовуються для магнітної стимуляції мозку, - розповідає винахідник. - Також паралельно йде робота над системою магнітної енцефалографії. Її відмінність в тому, що зчитуються НЕ електричні потенціали, а слабке магнітне поле мозку, яке приблизно в тисячу разів слабкіше магнітного поля Землі. Ці датчики дозволять краще зчитувати глибинні сигнали мозку і створити досконаліші моделі нейрокомп'ютерних інтерфейсів ».
Поки вчені більше сконцентровані на лікуванні захворювань і зайняті створенням шолома, що дозволяє проводити стимуляцію головного мозку з метою позбавлення від наслідків інсультних паралічів і заїкання. За словами Дмитра Лопатіна, область медицини його завжди приваблювала. Єдиним її недоліком він вважає тривалий період розробки - від початку роботи над проектом до впровадження медичної технології проходить, як правило, не менше п'яти років.
Переглядів: 7226
