Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка гибких гибридных наноструктур с гетеропереходами для оптоэлектроники

Номер контракта: 14.618.21.0003

Руководитель: Насибулин Альберт Галийевич

Должность: Профессор

Организация: Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования "Сколковский институт науки и технологий"
Организация докладчика: Автономная некоммерческая образовательная организация высшего профессионального образования "Сколковский институт науки и технологий"

Аннотация скачать
Ключевые слова:
тонкие пленки, поверхности, оптоэлектроника, фотоника, солнечное тепло, энергия

Цель проекта:
Основной целью проекта является исследование и разработка новых наноструктур с гетеропереходами для их применения в оптоэлектронике. Будут созданы прототипы устройств на основе наноструктурных p-i-n гетеропереходов из однослойных углеродных нанотрубок/кремния и проводящего полимера/кремния. Использование высокотехнологичных методик создания наноструктур в сочетании с моделированием их структуры и свойств позволит разработать гибридные наноструктуры с высокой эффективностью поглощения света, разделения и генерации носителей заряда. Основная научная задача данного проекта – изучение и оптимизация гетероповерхности между кремниевыми тонкими пленками (аморфными и нанокристаллическими) и однослойными углеродными нанотрубками (ОУНТ) и/или электропроводящими полимерами (ЭПП) для последующей разработки прототипа эффективного и гибкого оптоэлектронного устройства, такого как солнечные элементы, для производства которых не требуются токсичные и редкие материалы и само производство не наносит ущерба окружающей среде. Особое внимание будет уделено возможности нейтрализации дефектов и ловушек на поверхности кремния с помощью использования слоев ОУНТ, ЭПП и их комбинации.

Основные планируемые результаты проекта:
В результате выполнения проекта будут разработаны и исследованы прототипы новых гибридных оптоэлектронных устройств, например, солнечных элементов. Использование созданных наноматериалов позволит заменить редкие, токсичные и дорогие материалы, используемые в настоящее время, и значительно уменьшить толщину создаваемых оптоэлектронных устройств и сделать их гибкими. Полученные при выполнении проекта результаты откроют новые возможности для создания новых технологий на основе углеродных нанотрубок в таких областях как наноэлектроника, оптоэлектроника и фотовольтаика.
Результаты:
1.Получение и исследование оптоэлектрических свойств отдельных слоев из одностенных углеродных нанотрубок (ОУНТ).
2.Получение и исследование оптоэлектрических свойств отдельных слоев из электропроводящих полимеров (ЭПП) двух видов: поли[N-9’’-гепта-деканил-2,7-карбазол-алт-5,5-(4’,7’-ди-2- тиенил-2’,1’,3’-бензотиадиазол)] (PCDTBT) без примесей и с примесями замещенного фуллерена, т.е. [6,6]-фенил С 60-бутановая кислота метил эстер (PCBM) и поли(3,4-этилендиокситиофен) полистирена сульфонат (PEDOT:PSS), обладающих проводимостью p-типа.
3. Разработка структур с гетеропереходами между слоями PCDTBT/кремний, PCDTBT:фуллерен/кремний, PCDTBT:ОУНТ/кремний.
4. Создание теоретической модели оптимизированной гетероструктуры, ее оптических и электрических свойств с целью повышения эффективность преобразования солнечной энергии.
5. Разработка прототипа гибридного солнечного элемента на основе фотопоглощающего слоя тонкопленочного кремния в сочетании со слоями из одностенных углеродных нанотрубок, электропроводящих полимеров и ОУНТ:ЭПП.
6. Разработка рекомендаций по дальнейшей оптимизации прототипа гибридного солнечного элемента на основе проведенных исследований долговременной стабильности в специальной климатической камере при определенной температуре и УФ-излучении.


Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Возможные потребители ожидаемых результатов - это исследовательские центры и коммерческие компании осуществляющие исследования и разработку солнечных элементов нового поколения.Ожидаемые в данном проекте результаты, позволяющие снизить затраты на производство солнечных элементов, толщину самых элементов, сделать их более гибкими и долгоживущими, позволят рассчитывать на привлечение возможных индустриальных партнеров, особенно в области освоения космоса и самолетостроения для разработки промышленных образцов на базе созданного прототипа, а также модификации и продвижения разработанных устройств.
Для поиска потенциальных потребителей и привлечения индустриальных партнеров необходимо расширять сотрудничество в рамках Европейской программы по исследованиям и инновациям Hоrizon-2020. Принимать активное участие в международных симпозиумах и тематических выставках производителей солнечных батарей.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Возможные потребители ожидаемых результатов - это исследовательские центры и коммерческие компании осуществляющие исследования и разработку солнечных элементов нового поколения.Ожидаемые в данном проекте результаты, позволяющие снизить затраты на производство солнечных элементов, толщину самых элементов, сделать их более гибкими и долгоживущими, позволят рассчитывать на привлечение возможных индустриальных партнеров, особенно в области освоения космоса и самолетостроения для разработки промышленных образцов на базе созданного прототипа, а также модификации и продвижения разработанных устройств.
Для поиска потенциальных потребителей и привлечения индустриальных партнеров необходимо расширять сотрудничество в рамках Европейской программы по исследованиям и инновациям Hоrizon-2020. Принимать активное участие в международных симпозиумах и тематических выставках производителей солнечных батарей.

Текущие результаты проекта:
1. Аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках проекта, в том числе обзор научных информационных источников.
2. Патентные исследования в соответствии с ГОСТ 15.011-96.
3. Установка для обработки УНТ лазером.
4. Предварительные результаты по солнечным ячейкам с гетеропереходами между слоями ОУНТ/кремний.