О солнечной энергетике и столбовом направлении развития электроники

Лауреат нобелевской премии, академик Жорес Иванович Алферов уверен: «через 25 лет энергосберегающим будет все!»

В 1954 году солнечная энергетика стартовала, тогда три американских физика создали кремниевые солнечные батареи, которые стали основой космической солнечной энергетики. В 1958 году третий советский спутник и американский спутник «Авангард», выпущенные на орбиту, стали первыми солнечными электростанциями. В 1970 году были созданы первые солнечные батареи на полупроводниковых гетероструктурах в нашей лаборатории, и сегодня это основной источник энергии в космосе практически для всех спутников на высоких и средних орбитах.

Встреча с вице-президентом Российской академии наук, председателем президиума Санкт-Петербургского центра РАН, лауреатом Нобелевской премии, депутатом Госдумы академиком Жоресом Алферовым всегда событие.
О чем бы ни рассказывал нобелевский лауреат, все абсолютно реально, достоверно и при этом фантастически интересно. Иначе и быть не может, ведь еще полвека назад Алферов занимался технологиями, которые сегодня применяются в высокоскоростных компьютерах, мобильных телефонах и CD-проигрывателях, о которых тогда никто и не подозревал! И солнечные батареи тоже получили свое развитие не без его участия.
В свою очередь мы не могли не спросить академика об энергетике и энергосбережении.
Предлагаем ответы Жореса Ивановича на некоторые вопросы журналистов на заседании клуба «Гость – ученый» в Информационном агентстве «Росбалт».

О микроэлектронике

– Нобелевская премия 2000 года уникальна.
Ее получили американский ученый Джек Килби за разработку кремниевых чипов, Герберт Кремер и Жорес Алферов за разработку полупроводниковых гетероструктур.
На кремниевых чипах по-прежнему основывается основное промышленное производство полупроводников, а полупроводниковые гетероструктуры лежат в основе оптоэлектроники, всей сверхбыстродействующей электроники, многих областей энергетики (в т. ч. освещение на светодиодах и солнечная энергетика).
Это две столбовых дороги развития полупроводниковой электроники и вообще электроники в целом.

России необходимо развивать современную промышленность в этой области, но при этом следует понимать четко одну вещь. От того, что под Петербургом появился завод «Форд», у нас не получило развитие российское автомобилестроение. Да, мы будем делать современные автомобили, но автомобилестроение будет развиваться помимо России. И, признаться, я не знаю, нужно ли нам иметь свою автомобильную промышленность. А вот то, что свою электронику нам иметь нужно, в этом я абсолютно уверен.
Потому что это особая, очень специфическая область техники и технологии, она служит технической основой одновременно множеству научных направлений в физике, биологии, химии.
Более того, она привела к колоссальным изменениям в социальной структуре общества: ни одна другая техническая область не изменила так структуру мира, как микроэлектроника!
Может быть, я говорю так, потому что электроникой занимался много-много лет, но я уверен: электроника – совершенно особая область, ее разработки лежат в основе всех информационных технологий. Сегодня очень много меняется и в структуре промышленности, и эти изменения связаны с достижениями электроники.
Посмотрите на самые развитые мировые державы, посмотрите на маленькие страны – все они считают необходимым вести исследования в этой области и развивать промышленность на основе микроэлектроники. Я не говорю уже про США, Японию, Германию. Маленькая Дания считает это принципиально важным; в Сингапуре, между прочим, на втором месте по объему финансирования после порта стоит микроэлектронная промышленность! А мы продолжаем терять позиции и упускать шансы!
В начале 2003 года мне поступило уникальное предложение от одной немецкой компании построить в Петербурге ультрасовременный завод по кремниевой микроэлектронике. Уникальность предложения была в том, что, забирая 25% продукции в расплату за кредит (который эта немецкая компания и взяла бы!), они брали на себя продвижение нашей продукции на мировые рынки! Взамен требовали гарантии правительства на кредит. Несмотря на поддержку проекта и Путиным, и Шредером, его рассмотрение затянулось, а сам он затерялся в бюрократических коридорах.

О солнечной энергетике

– Солнце – неисчерпаемый источник энергии в отличие от всех ископаемых, запасы которых все же конечны. Сегодня в мире в вопросах использования энергии солнца происходят большие изменения.

При этом на земле в сфере солнечной энергетики до сих пор основными являются кремниевые батареи. За эти годы КПД с 6% в 1954 году вырос до 24%, правда, для отдельных лабораторных образцов. В массовом производстве КПД солнечных батарей на кремнии не превышает 15%.
КПД солнечных батарей на полупроводниковых гетероструктурах (производство которых пока сложно назвать массовым) равен 25–26%, при этом рекордная величина – 40%, и мы знаем, как поднять его до 50%. Таким образом, гетероструктуры выигрывают все больше позиций у кремния.
Потому что для этих солнечных батарей при концентрации солнечной энергии в 500–1000 раз стоимость электроэнергии в два-три раза ниже, чем на кремнии. И это является столбовым направлением развития электроники.

По прогнозам ученых, к 2020 году 140 ГВт установленной мощности в мире будет вырабатываться с помощью солнечных батарей. А ведь 140 ГВт – это суммарная мощность всех российских электростанций сегодня!

В Германии уже работает программа «сто тысяч крыш». В США и Японии – аналогичная, но уже «миллион крыш», согласно которым крыши покрывают кремнием для получения солнечной энергии.

Я думаю, что одним из очень важных аспектов в развитии этой темы в России стал бы закон о поддержке солнечной энергетики. Его разработкой я сейчас занимаюсь. Но для того чтобы появился рынок потребителей, в России должна быть принята система налоговых льгот на этот вид производства электроэнергии.

Сегодня в России масштабы производства солнечных батарей для наземной энергетики крайне невелики. Те компании, которым удалось сохранить производство, продают всю продукцию за рубеж.
Замечу, что в целом в космической солнечной энергетике мы утратили свои позиции. Хотя тридцать лет назад, когда американцы только публиковали первые статьи по этой теме, у нас на солнечных батареях уже летали военные спутники. Сегодня производства солнечных батарей для космоса в России просто нет. А в лидерах другие страны – Испания, Германия, США.

Об энергосбережении

– Энергосбережение – замечательная вещь. Ведь по большому счету вся энергетика стоит на высокоэффективных методах производства энергии, прежде всего электрической, и энергосбережении.

Один из основных примеров энергосбережения, близкий мне – полупроводниковые светодиоды на гетероструктурах. Лет через 15–20 ни в одном из зданий тех ламп, которые сейчас освещают помещения, вы не найдете – везде будут лампы на светодиодах. Это не просто перспективное направление, это очень динамично развивающееся направление. Кстати, совсем недавно разработчик белых светодиодов Накамуро получил от компании «Энергия» (Финляндия) весьма престижную премию «Миллениум», установленную в размере 1 млн долларов.
А ведь все светодиоды основаны на полупроводниковых гетероструктурах, принцип действия которых разработан. Первые светодиоды (сначала в красном, затем в оранжевом и желтом областях спектра) впервые были созданы у нас, в России. Как я уже сказал, лет через 15–20 примерно 50% освещения в мире будет на этих светодиодах, они дадут экономию примерно 10% от мировой энергии.

Года три тому назад я обращался к А. Б.Чубайсу с предложением разработать и запустить программу внедрения осветительных приборов на светодиодах – энергосберегающих приборов! Мне казалось это безусловно интересным и выгодным.
У компании есть деньги, наш институт по-прежнему считается идеологическим лидером в этой области в нашей стране...
«Жорес Иванович, – услышал я, – Вы как были советским человеком, таким и остались. Моя задача – не экономить электроэнергию, а ее тратить, продавать».
Да, советским человеком я был и остался, но только рыночную экономику я понимаю не хуже наших монополистов. Ведь сэкономленную на наших светодиодах электроэнергию можно продавать по рыночным ценам, в том числе и за рубеж. Но денег тогда Анатолий Борисович не дал.
В этой области мы и сегодня занимаем хорошие позиции, вполне можем гордиться некоторыми технологическими разработками, но реальные лидеры сегодня уже другие.
Между прочим, сейчас и Чубайс все громче начинает говорить об энергосбережении.

О бизнесе и науке

– Мы часто слышим, что бизнес будет финансировать науку. Не будет! Потому что, как сказал мой коллега, профессор из Сингапура, «промышленность финансирует то, что нужно сегодня, а мы делаем то, что нужно завтра».
Приведу в качестве примера структуру финансирования научных разработок Института микроэлектроники Сингапура – передовой рыночной страны:

50-60% поступает из Федерального бюджета,
15-20% – из бюджета штатов,
и лишь 10-15% составляют частные инвестиции.

И такое распределение я считаю оптимальным. То, что будет нужно завтра, всегда финансирует государство.

Какие бы высокие цены на нефть и газ ни были и как бы долго такая ситуация не сохранялась, Россия останется страной без будущего, если она по-настоящему не изменит свою научно-техническую политику. Это задача непростая, для ее решения мы должны многое сделать.

Будущее нашей науки связано не с возвращением уехавших ученых, а с привлечением молодого поколения. Несмотря ни на что, мы еще сохранили научные школы и ведущих ученых по многим направлениям. Но для того чтобы в науку шла молодежь, чтобы она не уезжала, необходимо поднимать престиж науки.
А для этого наука должна быть нужна стране, экономике и обществу.

Подготовила Светлана Соснова