Неорганические солнечные элементы на основе сложных оксидов с перовскитоподобными и родственными структурами

Ключевой задачей современной мировой энергетики является переход к ресурсосберегающим технологиям и широкомасштабному внедрению возобновляемых источников энергии. Среди всех доступных возобновляемых энергетических ресурсов наибольшим потенциалом обладает энергия солнечного излучения, которая может быть прямо преобразована в электричество с использованием солнечных элементов (СЭ). В последние годы в области солнечной фотовольтаики доминирует новое направление, связанное с открытием перовскитных солнечных элементов (ПСЭ) на основе органо-неорганических перовскитных соединений. За короткий период эффективность лабораторных образцов ПСЭ возросла от 3-5 до 20-24%, что поставило их в один ряд с традиционными СЭ на основе кремния и сделало наиболее перспективными кандидатами для решения проблем мировой фотоэнергетики.В нашем проекте предлагается проведение поиска и создание фоточувствительных перовскитных материалов на основе твердотельных систем для ПСЭ, априори обладающих высокой и долговременной стабильностью в условиях изменения температуры, отсутствием фотодеструкции и невосприимчивых к атмосферной влажности. Такими кандидатами, в частности, являются сложные оксиды со структурой двойного перовскита. Указанные соединения обладают близкой к солнечному спектру областью оптического поглощения и высокой фотопроводимостью. Ширина оптической запрещенной зоны составляет Eg ~ 2-2.5 эВ и за счет допирования может варьироваться в широких пределах (до 1–1.5 эВ). Попытки использования подобных соединений для конструирования ПСЭ показали относительно низкую эффективность фотопреобразования, однако комплексных работ фундаментального и инженерного характера в данном направлении пока не предпринималось. В предлагаемом междисциплинарном проекте будет проведен широкий комплекс работ по созданию нового класса высокостабильных эффективных ПСЭ на основе твердотельных соединений в виде сложных оксидов со структурой двойного перовскита и родственных соединений. Мы ожидаем, что в результате успешной реализации проекта, в области солнечной фотоэнергетики может сформироваться новое научное направление, которое откроет возможность создания новых видов эффективных и рентабельных для производства солнечных элементов на основе высокостабильных сложных оксидных фаз с перовскитоподобной и родственными структурами.