Перовскитные солнечные элементы

Проект 2016 - 2018, 2018 - 2020

За последние несколько лет солнечные ячейки на основе органо-неорганического перовскита стали одним из наиболее перспективных типов фотовольтаических устройств благодаря своей высокой эффективности (>22%) и низкой стоимости сборки. В 2017 году группа ученых из лаборатории новых материалов для солнечной энергетики ФНМ МГУ открыла новый способ синтеза гибридного перовскита, используя высокореакционные полииодидные расплавы (ВПР) на основе метиламмоний йодида. Данный метод, преимущественно основанный на конверсии металлического свинца полииодидным расплавом, включает в себя такие достоинства, как низкая стоимость, масштабируемость и простота синтеза. Именно поэтому разработки новых подходов к синтезу гибридных перовскитов, а также селективных слоев (напр. CuI) с использованием полииодидных расплавов представляет большой интерес для развития перовскитной фотовольтаики.

Цели проекта:
2016 - 2018
  • Ознакомление с областью перовскитной фотовольтаики и стандартными методиками сборки солнечных ячеек
  • Исследование физико-химических свойств ВПР (растворимость свинца)
  • Изучение возможности получения перовскитов смешанного анионного состава из ВПР
  • Оптимизация спрей-метода для получения тонких пленок перовскита и йодида меди (I)
  • Адаптация метода «штампа» для получения рельефных тонких пленок перовскита и диоксида титана
2018 - 2020
  • Добиться повышения стабильности светопоглощающего слоя с помощью метода химической модификации структуры
  • Собрать перовскитный солнечный элемент на гибком носителе
Задачи:
  • Сравнить морфологию пленок при использовании различных катионов (РЭМ)
  • Сравнить стабильность пленок при использовании различных катионов при высокой температуре и под солнечным светом (РФА)
  • Собрать элемент на пленке с повышенной стабильностью, измерить его КПД
  • Подобрать методику нанесения функциональных слоев
  • Проверить работу гибкого элемента в изогнутом состоянии
  • Собрать модуль из нескольких элементов
Результаты проекта 2016- 2018
  • Проведен полный цикл сборки перовскитных солнечных ячеек по стандартным растворным методикам
  • Проведена исследовательская работа по изучению химических свойств ВПР (определена растворимость свинца при комнатной температуре)
  • Исследована возможность кристаллизации гибридного перовскита смешанного анионного состава методом конверсии металлического свинца спреем раствора ВПР
  • Спрей-метод был адаптирован на металлическую медь для получения тонких пленок дырочно-проводящего йодида меди (I)
  • Метод «штампа» был применен для получения рельефных пленок перовскита (светопоглощающий слой) и диоксида титана (электрон-проводящий слой)
Результаты проекта 2018- 2020
  • Определена оптимальная толщина слоя SnO2
  • Показано, что изготовление ПСЭ на воздухе (вне инертной атмосферы) не приводит к снижение КПД
  • Установлена возможность получения слоистых гибридных перовскитов по РПР-технологии; подобраны оптимальные параметры получения перовскитов, не замещенных крупными катионами, по РПР-технологии
  • Собраны ПСЭ с КПД до 15%
  • Исследовано влияние иодирования на морфологию перовскитных пленок
  • Исследовано влияние крупных органических катионов на стабильность перовскитного слоя:
a)при повышенных температурах
b) под действием солнечного света
  • Повышена стабильность светопоглощающего слоя с помощью введения катионов AVA+, Gua+
  • Собраны ПСЭ на гибком носителе
  • Собраны рабочие модули из нескольких ПСЭ
Руководители проекта
Участники проекта 2016 - 2018
  • Денисенко Дарья Васильевна
    Естественнонаучный профиль
  • Немыгина Елизавета Максимовна
    Естественнонаучный профиль
  • Шеломенцева Екатерина Михайловна
    Естественнонаучный профиль
  • Якимов Иван Дмитриевич
    Естественнонаучный профиль
Участники проекта 2018 - 2020
  • Ванина Анжелика Ивановна
    Естественнонаучный профиль
  • Лундина Светлана Александровна
    Естественнонаучный профиль
  • Черкасов Глеб Александрович
    Естественнонаучный профиль