Разработка технологии создания солнечных элементов на основе перовскитов для эффективной работы при высокой и низкой солнечной инсоляции и в условиях диффузного освещения

Проект направлен на проведение фундаментальных научных исследований в области солнечной энергетики и создание новых типов возобновляемых источников энергии с использованием фотовольтаических систем прямого преобразования солнечной энергии в электрическую. Наиболее распространенные на сегодняшний день СЭ на основе кремния эффективны для работы в условиях высокой инсоляции, однако, их эффективность (КПД) значительно падает по мере снижения интенсивности солнечной радиации. Создание эффективных СЭ для работы в условиях низкой инсоляции и диффузного освещения в пасмурную погоду является актуальной задачей для эксплуатации СЭ в климатических условиях средней и северной России. Наиболее адаптированы к таким условиям СЭ нового поколения на основе наноструктурированных мезоскопических фотоэлектродов, к которым относятся сенсибилизированные красителем солнечные элементы Гретцелевского типа (DSSC) и высокоэффективные перовскитные солнечные элементы (ПСЭ). В процессе осуществления проекта будет решена проблема разработки и исследования перовскитных солнечных элементов (ПСЭ), адаптированных для эффективной работы как при высоких, так и низких уровнях солнечной радиации, а также в условиях диффузного освещения при пасмурной погоде и в закрытых помещениях. Для этой цели планируется создание ПСЭ на основе наноструктурированных мезоскопических металло-оксидных фотоэлектродов с оптимизированной оптоэлектронной структурой, которые будут обладать высокими значениями эффективности преобразования солнечной энергии в электрическую в широких пределах изменения интенсивности солнечной радиации 10 – 1000 Вт/м2, а также при диффузном освещении в пасмурную погоду. В фундаментальном плане создание ПСЭ для эффективной работы при различных уровнях инсоляции будет базироваться на исследовании и оптимизации энергетической структуры границ раздела в перовскитном СЭ с целью снижения рекомбинационных потерь за счет включения на границе раздела TiO2/перовскит дополнительного промежуточного полупроводникового слоя с подходящей зонной структурой. Планируется проведение измерений фотоэлектрических характеристик разработанных ПСЭ в лабораторных условиях при различных уровнях инсоляции, а также долговременный мониторинг основных фотоэлектрических параметров разработанных нами ПСЭ в естественных условиях при различной погоде в сравнении с солнечными элементами на основе кристаллического кремния (c-Si).