Лазерный мир

16 мая — день первой успешной демонстрации работы лазеров. В 2017 году ЮНЕСКО был учрежден Международный день света, который отмечается в этот день.

Свет — это не только основа жизни на Земле, но и важнейший инструмент во всех сферах нашей жизни — медицине, искусстве, промышленности. Солнце — фактически неисчерпаемый и экологически чистый источник энергии. Так, одно из перспективных научных направлений — фотовольтаика — посвящено получению электрической энергии из солнечного света. Именно такими исследованиями занимаются сотрудники лаборатории новых материалов для солнечной энергетики факультета наук о материалах Московского университета. Сегодня руководитель лаборатории Алексей Тарасов расскажет о том, каково будущее отечественной солнечной энергетики, почему хорошо быть ученым и как правильно популяризировать науку. 

Лаборатория занимается разработкой устройств преобразования солнечной энергии в электрическую, а также устройств, выполняющих обратную задачу, например светодиодов. С 2015 года, когда коллектив лаборатории только был создан, основным направлением исследований является разработка солнечных элементов на основе гибридных перовскитов. На сегодняшний день это самые перспективные и исследуемые материалы в области солнечной энергетики в мире. 

Гибридные перовскиты могут совершить революцию в альтернативной энергетике и дать новый толчок развитию кремниевых солнечных элементов, которые занимают порядка 90% сегодняшнего рынка. Перовскитные солнечные элементы потенциально дешевле и проще в производстве по сравнению с кремниевыми. Однако кремниевые уже настолько хорошо изучены, что их КПД фактически достиг своего теоретического предела. В мире порядка 25 тысяч ученых занимаются тем, чтобы расширить возможности существующих солнечных элементов, в частности за счет создания тандемных устройств, состоящих одновременно из кремниевых и перовскитных солнечных элементов, дополняющих друг друга. В России такие исследования на мировом уровне ведут чуть более полусотни человек, и практически половина из них — сотрудники МГУ. 

«Место России в мировом сообществе специалистов по перовскитным солнечным элементам весьма интересное. С одной стороны, мы начали заниматься технологией на 5-6 лет позже, чем коллеги за рубежом, и такой развитой приборной базы, как в Японии или Швейцарии, у нас не было — в этой части отставание, естественно, было и есть, но разрыв мы уверенно сокращаем. С другой стороны, в России есть очень сильные разработки, в том числе международно признанные. Например, нами запатентован один из пяти известных подходов к получению основного компонента перовскитного солнечного элемента — гибридного перовскита — по уникальной химической реакции. В России обязательно нужно продолжать заниматься развитием научных заделов и технологий, потому что всегда должен быть собственный непосредственный опыт, пусть даже приобретенный позже, чем в других странах. Он необходим даже просто для того, чтобы действительно понимать и оценивать, чем занимаются зарубежные научные группы. Новая реальность только лишний раз доказывает важность наличия собственного наукоемкого производства», — рассказывает Алексей Тарасов.

Будущее перовскитных солнечных элементов пока сложно предсказать, равно как и будущее любой другой технологии. Сами гибридные перовскиты были синтезированы еще в 1970-е годы, но долго оставались чем-то из разряда фундаментальной науки, и на фоне других полупроводниковых материалов казались не слишком перспективными, тем более что не были достаточно устойчивыми в работе. В 2009 году ученые увидели их потенциал, а сейчас по тематике выходит более 10 статей каждый день. В будущем эти материалы могут показать себя не только в энергетике, но и стать основой очень ярких экранов телевизоров и телефонов на квантовых точках, компонентами детекторов рентгеновского излучения, лазеров. Такого исключать нельзя: мало кто думал, открывая фуллерены, что они станут огромным толчком к развитию органической фотовольтаики. 

Кроме непосредственно научной работы коллектив Алексея Тарасова активно занимается популяризацией: сотрудники читают лекции, работают со школами, ведут проекты с Университетской гимназией МГУ.

«В популяризации науки есть два момента. С одной стороны, чтобы делать хорошие исследования, нужно привлекать к ним умных людей, в первую очередь молодежь. Так что это очень полезная деятельность. Ребята узнают, как это — заниматься исследованиями, — и поступают на соответствующие направления в вузы. С другой стороны, важно не допустить перерекламирования с позиций популяризации науки: безусловно, наука — это весело и интересно, но не стоит забывать, что это еще и очень сложная и трудоемкая деятельность. Когда у тебя десятый раз ничего не получается, а так в науке бывает очень часто, это достойный вызов для пытливого ума, но, конечно, может и демотивировать. Тут есть тонкий баланс между привлечением умных ребят в науку и избыточными обещаниями. Наукой нужно заниматься тогда, когда вы не можете ей не заниматься, и хорошо, что сегодня государственная поддержка исследований в России способна обеспечить достойный уровень финансирования, и ученые могут сосредоточиться на своей работе», — делится Алексей.

На вопрос о том, что больше всего нравится в науке, ученый отвечает: «На факультете наук о материалах студенты с первых дней первого курса бакалавриата включаются в исследовательскую деятельность и сразу попадают в лаборатории МГУ и РАН, в которых ведутся исследования мирового уровня. Когда после школы, где ты только поглощал хорошо систематизированные знания, впервые сталкиваешься с той границей, за которой море вопросов, а ответов на них нет ни у кого в мире, — это завораживает и даже пугает. Потом у тебя вдруг получается выстроить мостик, по которому можно подойти к краю и заглянуть в неизведанное, понять и объяснить его, может, даже предсказать. Появляется совершенно фантастическое чувство, от которого вообще сложно потом отказаться. И ты продолжаешь заниматься исследованиями. Другой важный фактор состоит в том, что люди, которые приходят заниматься наукой, всегда очень интересные и достойные, и работать вместе с ними — огромное удовольствие». 

Источник: https://scientificrussia.ru/articles/16-maa-mezdunarodnyj-den-sveta