| Название НИОКТР |
Исследование динамики фазообразования при кристаллизации и деградации тонких плёнок гибридных иодоплюмбатов для повышения операционной стабильности перовскитных солнечных элементов в условиях светового и термоциклирования
|
| Аннотация |
Последнее десятилетие характеризуется огромным интересом научного сообщества к полупроводниковым материалам на основе гибридных галогеноплюмбатов, что в первую очередь обусловлено высоким КПД перовскитных солнечных элементов (ПСЭ) и тандемов «перовскит / Si» на их основе, а также потенциальной простоте и дешевизне их производства, не требующего высоких температур как кремниевая технология.
При этом, «мягкая» химическая природа гибридных галогеноплюмбатов, с одной стороны, позволяет проводить синтез при низких температурах и использовать дешевые растворные подходы, а с другой стороны – ограничивает стабильность материала и приборных характеристик устройств. Именно растворное нанесение тонких поликристаллических плёнок гибридных галогеноплюмбатов сегодня позволяет получать ПСЭ с рекордными приборными характеристиками, однако оно сопряжено с неизбежным применением сложных неравновесных и быстрых процессов кристаллизации, протекающих через образование промежуточных фаз-сольватов. В данном случае оптоэлектронные свойства и стабильность светопоглощающего материала (и, соответственно, приборные характеристики ПСЭ) – определяются составом растворной системы и параметрами синтеза, которые определяют кинетику и характер морфологических и фазовых превращений, протекающих как при кристаллизации перовскита и/или промежуточных фаз (процесс длится единицы секунд и иногда – сотые доли секунд), так и при пост-обработке плёнки-интермедиата (процесс длится единицы и десятки минут). Для единичных образцов плёнок малой площади (порядка 1 см2) в литературе известны подходы (принципиально не масштабируемые, например, с помощью «спинкоатинга»), позволяющие подавить образование дефектов, связанных с формированием «нежелательных» полиморфных модификаций галогеноплюмбатов, и эффективно управлять кристаллизацией целевой фазы светопоглощающего слоя для ПСЭ с КПД до 26.7% и сравнительно высокой операционной стабильностью. При этом даже получение тонкопленочных перовскитных солнечных модулей с площадью порядка 50 см2 без значительного ухудшения КПД и стабильности является на порядок более сложной (и пока в общем случае не решённой) научно-технической задачей, поскольку требует тонкого управления быстрой кристаллизацией плёнки на большой площади с применением сложных многокомпонентных растворных систем. В настоящее время в литературе «лидирующим» масштабируемым растворным подходом является метод дозирующего лезвия («Dr. Blade»).
Основными научными задачами проекта, отражающими его научную новизну, являются:
а) Разработка методов создания стабильных при повышенной температуре ПСЭ с КПД более 20%,
сохраняющих более 90% КПД в течении > 1000 часов при их испытании в соответствии с комплексом
международных протоколов лабораторных испытаний стабильности ПСЭ.
б) Установление влияния состава прекурсоров, растворителей и параметров синтеза на кинетику фазообразования и эволюцию текстурных характеристик плёнок гибридных галогеноплюмбатов с помощью in-situ дифракционных и фотолюминесцентных подходов в ходе следующих процессов: (1) – кристаллизация плёнок (промежуточных соединений) из растворов галогеноплюмбатов в полярных апротонных растворителях, в том числе, при использовании масштабируемого метода дозирующего лезвия, (2) кристаллизация целевой плёнки перовскита при разложении соединений-интермедиатов, рекристаллизация плёнки в присутствии расплава улетучивающихся впоследствии добавок, (3) растворное нанесение на перовскит и пост-обработка плёнок-модификаторов интерфейса «перовскит / электронтранспортный слой», в частности – «2D-перовскитов».
в) Установление доминирующих физико-химических процессов, протекающих в процессе «стресс-тестов» и эксплуатации гетероструктур на основе гибридных перовскитов и инкапсулированных прототипов ПСЭ с различной архитектурой и различной предысторией получения ключевых функциональных слоёв, в частности, с помощью in-situ и operando - дифракционных методов.
|
| Доступ к ОКОГУ исполнителя |
True
|
| Количество связанных РИД |
0
|
| Количество завершенных ИКРБС |
0
|
| Сумма бюджета |
28000.0
|
| Дата начала |
2025-05-27
|
| Дата окончания |
2028-12-31
|
| Номер контракта |
25-73-20095
|
| Дата контракта |
2025-05-27
|
| Количество отчетов |
4
|
| УДК |
546
|
| Количество просмотров |
4
|
| Руководитель работы |
Белич Николай Андреевич
|
| Руководитель организации |
Лукашин Алексей Викторович
|
| Исполнитель |
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М.В.ЛОМОНОСОВА"
|
| Заказчик |
Российский научный фонд
|
| Федеральная программа |
Отсутствует
|
| Госпрограмма |
—
|
| Основание НИОКТР |
Грант
|
| Последний статус |
2025-11-06 08:18:52 UTC, 2025-11-06 08:18:52 UTC
|
| ОКПД |
Услуги, связанные с научными исследованиями и экспериментальными разработками в области химических наук
|
| Отраслевой сегмент |
—
|
| Минздрав |
—
|
| Межгосударственная целевая программа |
—
|
| Ключевые слова |
стабильность; синхротронов излучение; in-situ рентгеновская дифракция; динамика кристаллизации; сольваты; галогенидные перовскиты; Перовскитные солнечные элементы
|
| Соисполнители |
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР "КУРЧАТОВСКИЙ ИНСТИТУТ"
|
| Типы НИОКТР |
Фундаментальное исследование
|
| Приоритетные направления |
—
|
| Критические технологии |
—
|
| Рубрикатор |
31.17.15 - Неорганическая химия
|
| OECD |
—
|
| OESR |
Неорганическая и ядерная химия
|
| Приоритеты научно-технического развития |
б) переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике, повышение эффективности добычи и глубокой переработки углеводородного сырья, формирование новых источников энергии, способов ее передачи и хранения;
|
| Регистрационные номера |
—
|
