Гибридные солнечные элементы на основе пленок органических полупроводниковых материалов, модифицированных кремниевыми наночастицами

Одно из перспективных направлений развития альтернативной (возобновляемой) энергетики основано на солнечной фотовольтаике, т.е. прямом преобразовании солнечной энергии в электрическую. Снижение стоимости вырабатываемой электроэнергии солнечными элементами и повышение их эффективности – важнейшая задача для успешного развития солнечной энергетики. Возможным путем решения данной задачи является создание и использование наномодифицированных и нанокомпозитных систем, в которых объединены уникальные свойства органических полупроводниковых материалов и кристаллических наночастиц. Проект направлен на установление механизма влияния кристаллических наночастиц на фотоэлектронные процессы в наномодифицированных органических полупроводниковых материалах и тонкопленочных солнечных фотопреобразователях на основе таких материалов. Это позволит расширить понимание фундаментальных процессов, имеющих место в гибридных (органо-неорганических) системах, и разработать физико-химические основы для совершенствования технологии создания гибридных солнечных элементов. В качестве органических полупроводниковых материалов будут использованы полимеры: поли(3,4-этилендиокситиофен) (ПЭДОТ), полианилин (ПАНИ), поли-3-гексилтиофен (П3ГТ), политиенотиофенбензодитиофен (ПTБ7) и т.п., а также композиты на их основе, а в качестве кристаллических наночастиц - кремниевые нанокристаллы. Выбор кремниевых нанокристаллов связан с технологической возможностью в широких пределах изменять их размер, уровень легирования (как для случая n-, так и p-типа проводимости) и поверхностное покрытие. В связи с этим будет возможно подобрать структурные параметры гибридных материалов для создания солнечных элементов с оптимальными параметрами. При этом разрабатываемые солнечные элементы на основе гибридных нанокомпозитов будут создаваться на гибких подложках и обладать крайне малым весом. В проекте предполагается использование комбинированных усилий в области неорганического и органического химического синтеза, а также исследование состава, структуры, электронных и оптических свойств наномодифицированных композитных полупроводниковых материалов. При этом только интеграция методов и технологий, используемых в таких областях науки, как химия и физика позволит путем исследования современными методами структурных, электронных и оптических характеристик нанокомпозитов разработать физико-химические основы создания новых полифункциональных гибридных наноматериалов и солнечных элементов на их основе.