Регистрация / Вход
Прислать материал

Фундаментальные основы создания новых органических и гибридных наноструктурированных материалов для солнечного элемента

ФИО
Ерманова Инга Олеговна
Электронная почта
c896ddf7185eingaermanova@gmail.com
Номинация
Нанотехнологии
Институт
Новых материалов и нанотехнологий (ИНМиН)
Кафедра
Полупроводниковой электроники и физики полупроводников
ФИО научного руководителя
Орлова Марина Николаевна доцент, к.т.н.
Академическая группа
ППЭ-12-2
Наименование тезиса
Фундаментальные основы создания новых органических и гибридных наноструктурированных материалов для солнечного элемента
Тезис

Более 90% рынка солнечной энергетики сегодня занимают довольно дорогие фотоэлементы на кремнии. Стоимость получаемой с их помощью электроэнергии значительно превышает стоимость энергии из органического сырья. Производство же таких фотоэлементов настолько энергозатратно, что устройство «возместит» использованную на его создание энергию только через несколько лет. Решением может стать применение более дешевых органических тандемных солнечных фотоэлементов.

Первоначальным этапом при изготовлении тандема солнечных элементов является рациональный выбор запрещенных зон в целях оптимизации заготовки солнечного спектра. Известно, что нижний элемент должен иметь значение ширины запрещенной зоны равной примерно 1,1 эВ, а верхний элемент - около 1,7-1,8 эВ. Перовскитным полупроводником наиболее часто используемым в солнечных батареях является метиламмоний иодид свинца (CH3NH3PbI3 (MAPbI3)), который представляет собой неорганическо-органический гибридный перовскит.

Вторым принципом построения является, строение тандема. Идентифицировано два варианта, которые могут быть использованы для создания практических модулей. Классическим методом является монолитно интегрированный тандем. Более нетрадиционным способом является механически-состыкованный. Последний имеет преимущество простоты изготовления и легкость интеграции.

Максимальная электрическая мощность фотоэлемента(ФЭ) в расчете на единицу его площади определяется произведением трех основных параметров ВАХ фотоэлемента: напряжения холостого хода (Uхх), плотностью тока короткого замыкания (Iкз) и фактора заполнения (F). Типичные цифры для наиболее удачных органических ФЭ на основе полимер-фуллереновых композитов составляют Uxx ≈ 0,6 В, Iкз ≈ 10 мА/см2 и F ≈ 0,6  при освещении солнечным светом интенсивностью 100 мВт/см2. Следовательно, характерный КПД составляет около 4%. Основные ресурсы увеличения КПД заключаются в повышении Uxx и Iкз, поскольку существенно увеличить F вряд ли возможно. Улучшение их параметров во многом зависит от лучшего понимания механизма протекающих в них процессов, таких как рекомбинация, природа шунтирования и токов утечки. 

Научный руководитель - доцент, к.т.н. Орлова М.Н.