Название проекта

Широкоформатные полупрозрачные солнечные панели c использованием стабильных перовскитных архитектур

Руководители проекта

Профессор Альдо Ди Карло (Италия)

Цели проекта

Целью данного проекта является решение проблем деградации перовскитов для фотовольтаики и непосредственном воплощении научных подходов на широком формате устройств. Таким образом в проекте преимущества наиболее прогрессивных методов и подходов будут внедрены в индустриальную технологию:

 

•      Масштабирование технологии первоскитных солнечных батарей (печать) до размеров 100 см2 , а также на стандартных Si пластинах 175х175 мм.

•      Исследование проблемы повышения стабильности перовскитных материалов (внутренняя деградация).

•      Стабилизация интерфейсов фотоактивных перовскитов и новых наноструктурированных/двумерных материалов (непосредственное применение и внедрение разработок).

•      Запуск и оптимизация технологии печати и ламинирования полупрозрачных устройств BIPV.

•      Разработка высокоэффективных тандемов  кремний – перовскит на промышленных прототипах.

•      Работа с индустриальными партнерами над промышленными прототипами.

Расширение международной коллаборации НИТУ «МИСиС», продвижение брендов НИТУ «МИСиС» и L.A.S.E.

Задачи проекта

Задачи, которые призван решить данный проект, формулируются в три основные направления работ:

повышение стабильности перовскитных материалов для снижения факторов влияния внутренней деградации; стабилизации работы устройств для снижения факторов влияния внешней деградации;

технологические задачи масштабирования

для широкоформатной печати полупрозрачных панелей в концепции BIPV и тандемных устройств.

Результатом проекта будет решение описанных проблем и подтверждение нескольких гипотез для разработки стабильных полупрозрачных перовскитных солнечных панелей:

- технология производства стабильных полупрозрачных панелей на основе перовскита;

- создание лаборатории мирового уровня в которой наиболее перспективные методы материаловедения, теоретических расчетов, проектирования устройств будут  реализовываться с целью развития альтернативных источников энергии;

- выход на ведущие научные мировые позиции в областях гибридной фотольтаики поддержка международной колаборации НИТУ «МИСиС».

Уникальность проекта

Создание новой лаборатории в рамках проекта «Широкоформатные полупрозрачные солнечные панели с использованием перовскитных архитектур», позволит создать уникальный научно технологический центр печати тонкопленочных солнечных панелей широкого формата. Решение ряда физических, материаловедческих и теоретических задач будет обеспечено рядом научных подгрупп проекта под руководством ключевых участников проекта, а также индустриальных партнеров.

-разработок методов печати широкого формата;

-инженерии микроэлектронных устройств;

-аналитики структурных свойств полупроводниковых материалов;

-теоретических расчетов оптоэлектронных свойств и структур новых стабильных перовскитов;

-материаловедения стабильных транспортных полупроводников и интерфейсов;

-синтеза двумерных полупроводников и углеродных материалов;

-индустриальных партнеров и коллег

зарубежных университетов по колаборации

НИТУ «МИСиС».

Научный коллектив будет сформирован из

нескольких научных подгрупп , имеющих

четко сформулированные задачи. Всего в ходе работ будут в различных научных

подгруппах проекта будут работать 9 кандидатов наук, 7 аспирантов и 10 студентов. Ведущий ученый Альдо Ди Карло будет учавствовать и ркуводить работами по всем нацчным проблем, которые призван решить проект с особым вниманием на прототипирование стабилизцаию широкоформатных солнечных модулей при поддержке итальянских организаций CHOSE ( в которой он является директором) и спин офф компании по разработки аналитических программ расчета фотовольтаических систем – CiCCi.

Актуальность проекта

Развитие фотовольтаики, как флагмана альтернативной энергетики для ухода от топливных источников становится мировым трендом, который поддерживается на уровне межгосударственных соглашений. Последнее десятилетие в области фотовольтаикиотмечается беспрецедентным развитием одного направления – солнечных элементов на основе метало-органических перовскитов. Стремительный рост эффективности, с 6 до 22 % был осуществлен всего лишь за 8 лет, за которые перовскитная фотовольтаика по значениям КПД устройств догнала такие технологии, как солнечные элементы на основе кремния, CIGS, CdTe. Необычайные свойства перовскита, такие как аномально высокие длины пробега носителей заряда порядка 1 мкм, высокие значения времен жизни, подавленная рекомбинация при амбиполярном транспорте зарядов, значительно выделяют метало- органические перовскиты на фоне остальных перспективных технологий фотовольтаики. Вдобавок, сама технология перовскитных фотоактивных устройств позволяет использовать множество жидкостных методов нанесения. Поэтому на перовскитную технологию возлагают большие надежды при ее потенциале в коммерциализации и производстве дешевых солнечных батарей с множеством концепций использования, от подзарядки мобильных устройств при малом освещении до панелей, встраиваемых в здания (Building Intergrated PhotoVoltaics  BIPV). Данная технология стоит на пороге своего коммерческого воплощения, однако столь перспективные перовскиты достаточно быстро деградируют под влиянием факторов внутренней и внешней деградации с снижением рекордных показателей эффективности при масштабировании устройств.

Оборудование

Приобретены комплексы оборудования:

1) Установка вакуумная для термического напыления материалов EPOS-PVD-LTE-BOX;

2) Система перчаточных боксов СПЕКС _ ГБ для печати солнечных батарей в условиях инертной атмсоферы;

3) Слот матричный принтер;

4) Инфраструктурный комплекс вентиляционно –вытяжного оборудования;

5) Прецизионный источник- измеритель тока – напряжения для измерения выходных характеристик солнечных элементов.

Патенты

2018 г.

Заявки на патент

РФ – 1 шт

Межд. – 1 шт

Мероприятия научного коллектива

2018 г.

Участие в 6-ти конференциях:

4 Европа

(Швейцария, Германия, Италия, Бельгия);

1 Азия (Китай);

1 Россия.

2018 г.

Участие в 6-ти конференциях:

4 Европа

(Швейцария, Германия, Италия, Бельгия);

1 Азия (Китай);

1 Россия.

 

Проведены открытые международные семинары:

Семинар – открытие мега – гранта «Широкоформатные полупрозрачные солнечные панели с использованием стабильных перовскитных архитектур» 17 апреля 2018 г.

 

"Progress in hybrid photovoltaics and electronics

14 сентября 2018 г.

Партнёрство и сотрудничество

АО «ТЕЛЕКОМ - СТВ»;

АО HEVEL SOLAR;

CANATU (Финляндия);

Cicci Research (Италия).