Қазақстан мен әлемде халық санының өсуіне байланысты электр қуатына деген қажеттілік те артып отыр, бұл жаңартылатын энергия көздерін, соның ішінде күн батареяларын дамытуды өзекті етеді. Күн концентраторлары шығыс қуатты арттырғанымен, күн элементтерінің қатты қызуын тудырып, олардың тозуын жеделдетеді. Бұл мәселе әсіресе шығыс қуатты 22,6%-ға дейін арттыра алатын екіжақты күн элементтеріне (ЕКЭ) қатысты өзекті, себебі олардың артқы жарыққа сезімтал жағы дәстүрлі салқындату әдістерін қолдануды қиындатады.

ЕКЭ нарықтағы үлесі 2023 жылы 50%-ды құраса, 2024 жылы 64%-ға, ал 2034 жылға қарай 73%-ға жетуі болжанып отыр, дегенмен оның температурасын оңтайлы деңгейде ұстап тұратын жүйелерді зерттеу жеткіліксіз. Жоба параболалық айналар, Френель линзасы және ұялы поликарбонаттан жасалған салқындату жүйесін біріктіретін тұрақты оптикалық-термодинамикалық шешім арқылы осы олқылықты жоюды мақсат етеді. Зерттеу төмен концентрация дәрежесінде, әртүрлі салқындату параметрлері мен қоршаған орта жағдайында ЕКЭ-нің шығыс сипаттамалары мен термодинамикалық қасиеттерін зерттеуге бағытталған, бұл олардың пайдалану мерзімі мен өнімділігін арттыратын оңтайлы жүйелер құруға мүмкіндік береді.

Жоба тоғыз кезеңнен тұрады: айналар мен линзалардан тұратын оптикалық жүйелерді компьютерлік модельдеу арқылы зерттеу; ұялы поликарбонат пен силикон түтіктер негізіндегі салқындату жүйесіндегі термодинамикалық процестерді модельдеу; кремнийлі ЕКЭ-нің қызу динамикасын әртүрлі бастапқы температура мен қоршаған орта жағдайында зерттеу; 100-1600 Вт/м² концентрация кезіндегі салқындау динамикасын зерттеу; алынған деректер негізінде эмпирикалық модель құру; екі беттегі біркелкі емес сәулелену үлестірілуінің шығыс сипаттамаларға әсерін зерттеу; тұрақты физикалық модель жасау; ЕКЭ-нің шығыс сипаттамаларын әртүрлі сыртқы жағдайда сынау; және соңғы эмпирикалық модельді құру.

Зерттеуде Comsol Multiphysics бағдарламасының Optics, Ray Optics, Heat Transfer және Non-Isothermal Flow модульдері қолданылады. ЕКЭ-нің параметрлері — диодтық фактор, кері қанығу тогы, фототок, тізбектес және параллель кедергі, температуралық коэффициент, екіжақтылық коэффициенті, меншікті жылу сыйымдылығы — SMU 2461 өлшегіші, Keithley 2380-500-30 электрондық жүктемесі, пиранометр, Veinasa-FSL альбедометрі және Fluke TiS20+ MAX, HIKMICRO M20W жылу бейнекамералары арқылы зерттеледі. Жүйе ҚазҰУ ғимаратының шатырында орнатылып, жыл бойы мониторингтен өткізіледі.

Жоба нәтижелері Web of Science Q1-Q2 квартиліне немесе Scopus CiteScore процентилі кемінде 70 журналдарда кемінде 2 мақала және ҚР БҒСБК ұсынған журналдарда 2 мақала түрінде жарияланады, кемінде 1 PhD докторы дайындалады. Ел ішінде Қарағанды облысында 4,77 МВт қуатты екіжақты күн батареялары бар электр станциясы қазірдің өзінде "Қоунрад мыс компаниясы" жауапкершілігі шектеулі серіктестігінің электр қуатына қажеттілігінің 16-18%-ын қамтамасыз етіп отыр. "Қазақстан-2050" стратегиясы шеңберінде жаңартылатын энергия көздерінің үлесін 2030 жылға қарай 15%-ға, 2050 жылға қарай 50%-ға жеткізу жоспарланғанын ескерсек, жобаның нәтижелері Қазақстанның энергетика секторына жаңартылатын энергия технологияларын енгізу процесін жеделдетеді, электр энергиясының құнын төмендетуге және елдің дәстүрлі көмірсутек ресурстарына тәуелділігін азайтуға ықпал етеді.

36 айға (2025-2027 жж.) есептелген бұл жоба фотовольтаика, термодинамика, гидродинамика, оптика және компьютерлік модельдеу салаларының тоғысында жаңа білім қалыптастырады, отандық ғалымдардың халықаралық ғылыми аренадағы беделін нығайтады.