Лаборатория перспективной солнечной энергетики

Научные результаты:

• Разработаны новые методики синтеза двумерных материалов для пассивации границ гетеропереходов перовскитных солнечных элементов с использованием таких материалов, как MoS2, оксид графена, двумерного оксида молибдена (IV) MoO2, дисульфида олова SnS2 и трисульфида циркония ZrS3, а также методика нанесения широкоформатного нанесения методом слот матричной печати.
• Проведены измерения стабильности планарных архитектур одиночных перовскитных солнечных элементов и интерфейсов в структуре устройств с применением методов отслеживания точки максимальной мощности устройств для моно- и мультикатионных перовскитных модификаций. При внедрении двумерных материалов (комбинации MoS2 и восстановленного оксида графена) удалось добиться существенного прогресса по снижению темпов снижения выходных характеристик перовскитных солнечных элементов на более чем 30 % под постоянным солнечным излучением, соответствующее стандарту 1,5 AM G в режиме работы выработки максимальной мощности.
• Впервые были исследованы перовскитные солнечные элемента с мультикатионным составом молекулы (Cs, FA, MA) для определения энергии активации ловушек с применением метода переходной спектроскопии глубоких уровней.
• Разработаны новые перовскитные катионные композиции для выравнивания значения фактора толерантности до 1 и решения проблемы фотоиндуцированной деградации перовскитных солнечных элементов.
• Проведены исследования по оптимизации катионного состава молекулы перовскита, выявлены критические факторы влияния катионного состава на стабильность оптических параметров (поглощения, фотолюминесценции) перовскитных слоев. Определено, что двухкатионный состав гибридного металлоорганического перовскита с формулой (CH5N2)0.83Cs0.17Pb(Br0.17I0.83)3 обладает наибольшей термической стабильностью по сравнению с классической системой для прототипирования – CH3NH3PbI3, проанализированы изменения в морфологии полученных микрокристаллических пленок.

Внедрение результатов исследования:

Поданы заявки на защиту РИД (изобретения): «Гибридный фотопреобразователь, модифицированный максенами» (АААА-Г19-619030590028-1) и «Способ изготовления фотовольтаических элементов с использованием прекурсора для жидкофазного нанесения полупроводниковых слоев p-типа» (АААА-Г19-619030590027-4).

Образование и переподготовка кадров:

• Пройдены курсы подготовки и повышения квалификации: «Международная школа по гибридной и органической фотоэлектронике – ISOPHOS» (Италия) и «Стажировка по методике отслеживания точки максимальной мощности перовскитных солнечных элементов при стандартной интенсивности света 1.5 AM G» (Италия).

• Сотрудники лаборатории участвовали в 6 международных конференциях и 1 семинаре.

Организационные и инфраструктурные преобразования:

• Завершены работы по проводке коммуникаций: электрическая проводка, водопровод, вентиляция, системы пожаротушения и др. Были установлены магистрали вытяжек в соответствии следующим требованиям: избыточное давление на уровне 15 Па, очистка приточного воздуха по стандарту ISO 8, климат-контроль.

• Закуплены и введены в эксплуатацию следующие важные инфраструктурные единицы: вакуумная напылительная установка EPOS-PVD-LTE-BOX, комплекс высокотехнологичного оборудования для изготовления солнечных батарей в сверхчистой инертной атмосфере, потенциостат-гальваностат Р- 40Х.

Другие результаты:

Опубликованы статьи по коллаборации:

1. Choi H.H., Rodionov Y.I., Alexandra F. Paterson A.F., Panidi J., Saranin D., Kharlamov N., Didenko S.I., Anthopoulos T.D., Cho K., and Podzorov V. Accurate Extraction of Charge Carrier Mobility in 4-Probe Field-Effect Transistors. Advanced Functional Materials (2018). DOI: 10.1002/adfm.201707105
2. Iakobson O.D., Gribkova O.L., Tameev A.R., Nekrasov A.A., Saranin D.S., Di Carlo A. Graphene nanosheet/polyaniline composite for transparent hole transporting layer. Journal of Industrial and Engineering Chemistry 65: 309-317 (2018). 
3. Gets D., Saranin D., Ishteev A., Haroldson R., Danilovskiy E., Makarov S., Zakhidov A. Light-emitting perovskite solar cell with segregation enhanced self doping. Applied Surface Science 476: 486-492 (2019).

Сотрудничество:

Центр гибридной и органической солнечной энергетики Университета Рима Тор Вергата (Италия), Институт физической химии и электрохимии имени А. Н. Фрумкина РАН (Россия), ООО «НТЦ ТПТ» (Россия), ПАО «Северсталь» (Россия): совместные исследования