КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 22-73-00286

НазваниеМодификация гибридных йодоплюмбатов полифункциональными молекулами для повышения стабильности и функциональных характеристик светопоглощающих материалов и солнечных элементов на их основе

Руководитель Удалова Наталья Николаевна, Кандидат химических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени M.В.Ломоносова» , г Москва

Конкурс №70 - Конкурс 2022 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-602 - Химия новых органических и гибридных функциональных материалов

Ключевые слова гибридные галогеноплюмбаты, органические полифункциональные добавки, солнечные элементы, эксплуатационная стабильность

Код ГРНТИ31.15.19

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Растущая последние годы потребность мировой экономики в доступных и географически распределенных энергетических ресурсах, в совокупности с истощением ресурсной базы, экологическими проблемами, угрозой глобального потепления и растущим числом техногенных катастроф, диктуют необходимость изменения глобального энергетического баланса и отказа от исчерпаемых природных ресурсов в пользу возобновляемых. Возобновляемые энергоресурсы, к которым относят солнечную, ветряную, гидро-, геотермальную и приливную энергии, в совокупности своих запасов способны полностью покрыть потребности человечества в энергии. Солнечная энергетика является одним из наиболее рациональных, безопасных и перспективных направлений возобновляемой энергетики. При этом сейчас на рынке доминируют кремниевые солнечные элементы, которые до недавнего времени являлись наиболее успешным решением с точки зрения соотношения эффективность / стоимость. Однако данный тип устройств уже фактически достиг технологической зрелости и приблизился к теоретическому пределу эффективности. Для дальнейшего развития солнечной энергетики и увеличения её доли в энергетическом балансе требуется повышение КПД солнечных панелей и/или снижение их себестоимости, что обуславливает возрастающий интерес к тонкопленочным солнечным элементам третьего поколения. В 2009 году в качестве светопоглощающего соединения в солнечных элементах впервые были использованы гибридные соединения с перовскитоподобной структурой и общей формулой ABX3, в котором в роли катиона A выступают композиции однозарядных катионов Cs+, CH3NH3+, (NH2)2CH3+, в роли катиона B - композиции Pb2+, Sn2+, в роли аниона X - композиции галогенидов Cl-, Br-, I-. В соответствии с устоявшейся в современной научной литературе терминологией, данное семейство перовскитоподобных галогенидов принято называть гибридными перовскитами (или галогеноплюмбатами), а новую область создания и использования таких материалов и устройств на их основе - перовскитной фотовольтаикой. Ключевым преимуществом перовскитных солнечных элементов (ПСЭ) является стремительный рост КПД лабораторных прототипов (25.7% на момент 2022 года), а также низкая расчетная себестоимость производства перовскитных модулей (стоимость номинальной мощности ~0.4$/Втпик, что на 0.3$ ниже стоимости номинальной мощности монокристаллических кремниевых СЭ). Однако данный тип устройств подвержен ускоренной деградации ввиду низкой собственной стабильности гибридных перовскитов, что препятствует быстрой коммерциализации ПСЭ. По результатам на 2022 год, рекордные значения времени эксплуатационной стабильности ПСЭ на начало деградации устройства (время t90 за которое КПД устройства снижается до 90% от исходного значения) составляют не более 5000 часов, что в разы отстает от рекордных значений для кремниевых солнечных элементов. Необходимо отметить, что хотя достигнутые значения стабильности перовскитных солнечных элементов и уступают кремниевым аналогам, за последние годы достигнут гигантский прогресс с увеличением параметра t90 в несколько раз. В большинстве опубликованных работ увеличение стабильности ПСЭ было обеспечено увеличением собственной стабильности светопоглощающих материалов с помощью различных подходов. В связи с чем поиск новых подходов и развитие уже существующих к повышению стабильности гибридных перовскитов и ПСЭ на их основе является крайне актуальной задачей как с точки зрения получения новых фундаментальных знаний о химии и физике гибридных перовскитных материалов, так и с точки зрения практической значимости этих знаний для развития технологии тонкопленочных солнечных элементов и солнечной энергетики в целом. В рамках данного проекта будет произведен поиск новых эффективных подходов к повышению стабильности гибридных перовскитов и устройств на их основе посредством химической модификации светопоглощающих материалов полифункциональными органическими молекулами, в том числе ранее не использованными в литературе реакционноспособными молекулярными модификаторами.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---