Изучение инкапсулирующих свойств поли-пара-ксилилена и его производных в перовскитных фотоэлементах

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 24-72-00085

НазваниеИзучение инкапсулирующих свойств поли-пара-ксилилена и его производных в перовскитных фотоэлементах

Руководитель Болдырева Александра Геннадьевна, Кандидат химических наук

Организация финансирования, регион Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования «Сколковский институт науки и технологий» , г Москва

Конкурс №97 - Конкурс 2024 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-203 - Поверхность и тонкие пленки

Ключевые слова перовскитные фотоэлементы, инкапсуляция фотовольтаических устройств, парилен, поли-пара-ксилилен, адгезия

Код ГРНТИ44.41.35

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Перовскитные фотоэлементы – актуальная тема в сфере фотовольтаики, которая не первый год привлекает внимание ученых со всего мира. Фотоэлементы на основе комплексных галогенидов свинца (перовскитов) год за годом совершенствуются, опережая темпы развития всех предшествующих технологий в солнечной энергетике. На сегодняшний день рекорд эффективности преобразования света перовскитных солнечных элементов составляет 26%. Однако, несмотря на это, устройства на основе комплексных галогенидов свинца далеки от коммерческого успеха из-за своей низкой стабильности. Кислород и влага действуют разрушительно на фотоактивный слой устройств, если его не защитить надежным инкапсулирующим слоем. На сегодняшний день нет готового решения в области инкапсуляции перовскитной фотовольтаики, а большинство научных групп стремятся улучшить показатели эффективности и стабильности устройств в условиях инертной среды, забывая о том, что конечные устройства будут использоваться на воздухе. В данном проекте будет изучено влияние верхнего инкапсулирующего слоя на основе поли-п-ксилилена (парилена) на стабильность работы перовскитных фотоэлементов. Впервые для этих целей будет использован незамещенный парилен-N, обладающий всеми необходимыми характеристиками. Кроме того, впервые будет проведена оптимизация процесса осаждения, подобрана оптимальная толщина и измерена сила адгезии парилена к таким материалам как оксид ванадия и оксид молибдена. Выполнение данного проекта откроет новые перспективы в области изготовления стабильных фотовольтаических устройств на основе перовскита и приблизит общемировую цель коммерциализации данной технологии.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В рамках проекта “Изучение инкапсулирующих свойств поли-пара-ксилилена и его производных в перовскитных фотоэлементах” подведены промежуточные итоги: 1) В результате измерений адгезии различных слоев перовскитных солнечных батарей на атомно-силовом микроскопе была определена оптимальная конфигурация устройств: ITO/SnO2/PCBA/MAPbI3/PTAA/VOx/Ag/parylene-N 2) В результате оптимизации процесса осаждения парилена-N была определена оптимальная толщина пленки в 2mkm и оптимальная температура сублимации – 150 С. При таких условиях скорость осаждения самая низкая, при этом качество пленки самое высокое. При этом, важно проводить осаждение на чистый реактор, для снижения шероховатости получаемой пленки. 3) Солнечные элементы, инкапсулированные париленом-N показали стабильные характеристики в течение более 5000 ч при хранении в темноте на воздухе. Они сохранили почти 96% своего изначального КПД. При этом эксперимент продолжается и планируется достичь отметки в 10 000 часов. 4) Солнечные элементы, инкапсулированные париленом-N показали стабильные характеристики в течение более 2000 ч проведенных в деградационной камере при непрерывном освещении светом с интенсивностью 70 мВт/см2 в условиях инертной среды. При этом КПД устройств сохранилось на 87% от первоначальных значений. Данный эксперимент планируется продолжить до 5 000 часов. 5) С результатами проекта можно ознакомиться в опубликованнйо статье в журнале Solar RRL, Q1: Zagorovskaia, K., Trepalin, O., Krasionov, I., Luchkin, S., Krasnikov, D.V., Nasibulin, A.G. and Boldyreva, A.G. (2025), Improved Operational Lifetime of MAPbI3 Solar Cells Encapsulated with Parylene-N. Sol. RRL, 9: 2400833. https://doi.org/10.1002/solr.202400833

Публикации

1. Загоровская Ксения, Болдырева Александра, Трепалин Олег, Красников Дмитрий PARYLENE-N THIN FILM ENCAPSULATION FOR ENHANCED PEROVSKITE SOLAR CELLS STABILITY XIII International Conference on Chemistry for Young Scientists “MENDELEEV 2024”. St Petersburg. September 2–6, 2024. Book of abstracts. — St Petersburg.: VVM Publishing LLC, 2024., XIII International Conference on Chemistry for Young Scientists “MENDELEEV 2024”. St Petersburg. September 2–6, 2024. Book of abstracts. — St Petersburg.: VVM Publishing LLC, 2024. — 145 p. (год публикации - 2024)

2. Ксения Загоровская, Олег Трепалин, Иван Красионов, Сергей Лучкин, Дмитрий Красников, Альберт Насибулин, Александра Болдырева Improved Operational Lifetime of MAPbI3 Solar Cells Encapsulated with Parylene-N Solar RRL, Willey publisher, Sol. RRL 2025, 9, 2400833 DOI: 10.1002/solr.202400833 (год публикации - 2025)
DOI: 10.1002/solr.202400833