Фотовольтаїка – це наука яка вивчає технології фотоелектричного перетворення сонячного випромінювання на електричну енергію за допомогою сонячних панелей (батарей).
На кафедрі НАЕПС фотовольтаїку започатковано 2011 року в рамках виконання науково-дослідної роботи «Дослідження технологій з’єднання прецизійних деталей електронних приладів» (Договір №232/27-11, № державної реєстрації 0112U006802). Метою даної НДР було створення спеціальної клейової пасти на основі алмазного домішку для відведення зайвого тепла через тильну сторону сонячної батареї для запобігання поступового розвитку в ній деградаційного процесу, наслідком якого стає суттєве (на 10-30% ) зниження її коефіцієнту корисної дії (ККД). Ідея даної технології належить професору Маслову В.П., керівник роботи – професор Порєв В.А.
Експлуатаційні параметри сонячних елементів і батарей визначають за їх вольт-амперними характеристиками (ВАХ). За формою ВАХ можна визначити сонячний елемент із найвищим ККД.
ВАХ чотирьох сонячних елементів із різним вмістом алмазного домішку у клейовій суміші: зразок 3 має найвищий ККД.
На першому етапі, 2011-13 рр., вимірювання ВАХ проводили в Інституті прикладної електроніки НТУУ «КПІ ім. І.Сікорського».
Крім ВАХ досліджували приховані дефекти сонячних елементів і батарей методом інфрачервоної термографії (ІЧТ) в лабораторії неінвазивної діагностики НТУУ «КПІ ім. І.Сікорського» під орудою старшого наукового співробітника Дунаєвського В.І. Встановлено зв’язок між наявністю прихованих дефектів і формою ВАХ.
 |
 |
| Термограми сонячних елементів: а) – зразок 1 має дефект і у нього похила ВАХ; б) – зразок 3 не має дефектів і його ВАХ максимально наближена до прямокутної форми. | |
У 2013 році в лабораторії фотовольтаїки розроблені і впроваджені у науково-навчальний процес власні методи і засоби. Перш за все, телевізійний стенд активації і дослідження електролюмінісцентних дефектів (ЕЛД) в сонячних елементах і батареях (автори – Божко К.М. і Кушнір С.Х), а також динамічний метод вимірювання ВАХ на основі лінійної розгортки струму сонячної батареї (автор – Божко К.М.).
Стенд для дослідження ЕЛД сонячних батарей: 1- каскадне джерело живлення 1000 В; 2 – оптична лава; 3 – сонячна панель 30 Вт; 4 – монохромна камера NOVUS; 5 – штатив; 6- світло-ізолюючий екран; 7 – ПК із встановленою програмою OWLEYE; 8 – лінійний автотрансформатор (ЛАТР).
 |
 |
| ЕЛД сонячної батареї: а) – збільшене (масштаб 100:1) зображення ЕЛД на екрані ПК; б) – вимірювання геометричних розмірів ЕЛД за його яскравістю в масштабі 5 мкм на піксел. | |
 |
 |
| Метод динамічного вимірювання ВАХ: а) – ВАХ сонячної батареї, отримана як осцилограма (крива АВ), поряд лінійне зростання струму (лінія CD); б) – схема пристрою лінійної розгортки струму. | |
Освітлення батареї 140 Вт імітатором сонячного випромінювання.
Лабораторія фотовольтаїки і цифрової електроніки є полігоном для створення і випробування нових та вдосконалення існуючих методів і засобів контролю дефектів сонячних батарей, а також вимірювання їх експлуатаційних параметрів, перш за все, ВАХ.
З 2013 року студентами всіх рівнів були підготовлені та захищені 22 дипломні роботи, дипломні проекти і магістерські дисертації, тематика яких має безпосередній зв’язок із лабораторією. Її керівник, Божко К.М., під орудою професора Порєва В.А. у 2016 р. захистив кандидатську дисертацію на тему «Вдосконалення методів та засобів контролю дефектів фотоелектричних сонячних батарей».
Перспективним дослідженням є вдосконалення методу візуалізації дефектів провідників і напівпровідників в коронному розряді (асп. Сидоренко, керівник – проф. Порєв. В.А.).
Результати досліджень були оприлюднені у статтях в наукових виданнях (всього – 12 статей), отримано 3 патенти на корисну модель, виконано 5 НДР.
Дефекти сонячної кремнієвої пластини світяться у коронному розряді.
Студенти і аспіранти разом із викладачами демонструють вимірювання ВАХ батареї при сонячному освітленні.
Аспірант Пахалюк Р.І. в лабораторії.
 |
 |
| Студенти Скок та Ісаченко готують стенд до роботи. | |