Разработка новых дырочно-транспортных материалов для эффективных и стабильных перовскитных солнечных батарей

Эффективности перовскитных солнечных батарей за последние десять лет возросли с 3.8% до 24.2%. Главным препятствием для практического внедрения перовскитной фотовольтаики является их недостаточная стабильность. В недавних работах было показано, что одним из факторов, влияющих на стабильность перовскитов, является природа зарядово-транспортных слоёв. В роли таких слоёв обычно выступают полупроводники p-типа и n-типа, которые осуществляют селективный перенос зарядов к электродам. Помимо транспортной функции, эти слои выполняют также защитную функцию: предотвращают миграцию газообразных продуктов разложения перовскита из структуры. В случае успешного выполнения проекта будут предложены новые дырочно-транспортные материалы, представляющие собой низкомолекулярные органические соединения. Чтобы обеспечить повышенную проводимость предлагается использовать плоские объёмные молекулы без периферических заместителей, либо модифицировать структуры небольшими по объёму алкил- и метокси- группами. Такой подход позволит достичь повышенной проводимости зарядов в тонких пленках за счет усиленного межмолекулярного взаимодействия посредством π-π стэкинга. На основе производных пирена, а также фталоцианинов и их аналогов будут сформированы дырочно-транспортные слои с проводимостью μh>10-4 см2/(В×с). Материал с высокими значениями проводимости не потребует дополнительного p-допинга гигроскопичными неорганическими солями (LiTFSI), который обычно и приводит к потерям в стабильности. Будет определена оптимальная толщина слоёв, которая позволит сохранить баланс между эффективной инкапсуляцией фотоактивного слоя и высокими характеристиками перовскитной солнечной батареи.Важно отметить, что все выбранные соединения обладают повышенной термической и химической стабильностью. Таким образом, исключено прохождение химических реакций на границе с перовскитом. В то же время согласно литературным источникам наличие в структурах предложенных материалов третичного либо иминного азота, а также введение нафталиновых и метокси-заместителей позволит создать гомогенное покрытие и перекрыть дефекты фотоактивного материала на границе зёрен. Предложенное исследование позволит более глубоко понять процессы, лежащие в основе деградации перовскитных солнечных батарей