Разработка и исследование процессов фотопреобразования энергии в тонкопленочных солнечных элементах следующего поколении на основе перовскитов

Цель: разработка нового класса фотовольтаических преобразователей солнечной энергии следующего поколения с повышенной эффективностью и стабильностью на основе перовскитных солнечных элементов (ПСЭ) и исследование в них процессов фотоиндуцированного разделения и транспорта носителей заряда. Разработана модифицированная технология контролируемого нанесения слоев перовскитов на поверхность и в объем мезоскопической наноструктуры диоксида титана. Проведен комплекс исследований полученных материалов с использованием экспериментальных методик, которые контролируют структурные, оптические и электрические свойства твердотельных мезоскопических слоев металлооксидов до и после проведения процесса нанесения перовскитного материала. Получены эффективные твердотельные тонкопленочные фотопреобразователи на основе перовскитов, выполнено комплексное исследование их структурных и фотоэлектрических параметров, измерена эффективность разработанных ПСЭ в различных условиях. Усовершенствована методика нанесения перовскитных слоев на поверхность и в объем мезоскопической структуры диоксида титана. Изучены особенности поведения отдельных компонентов ПСЭ, и оптимизированы их параметры с целью увеличения КПД ПСЭ. Для перовскитных солнечных элементов с конфигурацией стекло/FTO/TiO₂(condenced)/TiO₂(meso)/CH₃NH₃PbI₃/SpiroMeOTad/Au получено значение КПД 14,8%, что превышает опубликованные в литературе значения эффективности для ПСЭ, созданных в аналогичных условиях (ambient conditions). Показано, что зависимость КПД от интенсивности освещения носит нелинейный характер, однако отклонения от базового значения (при освещении АМ = 1,5) не превышают ± 20%. Сделан вывод о наличии двух основных типов деградации ПСЭ: структурной деградации и деградации, обусловленной внешним воздействием температуры, атмосферной влажности и УФ-облучения.