„Високоефективни безоловни перовскитни слънчеви клетки“

Име на проекта: № КП06-Индия-6 от 13.08.2019г. „Високоефективни безоловни перовскитни слънчеви клетки“

Продължителност: 13.08.2019 - 13.08.2021

Финансирано от:

Фонд „Научни изследвания“ към Министерство на образованието и науката

Анотация:

 Проблемът за глобална нужда от енергия може да бъде преодолян чрез използване на алтернативен източник на енергия, напр. слънчева енергия. В последно време е установено, че перовскитните материали имат висока ефективност на поглъщане на слънчевата енергия, която могат да преобразуват в електрическа енергия. Перовскитните слънчеви клетки (ПСК) са 4-то поколение слънчеви клетки и също така се наричат хибридни, поради уникалните свойства и комбинация от органични и неорганични материали. Перовскитите са клас кристални материали много по-евтини, отколкото силициевите пластини, използвани в стандартните слънчеви клетки. Ефективността на перовскитни клетки и процентът на слънчевата светлина, преобразувана в електричество, са се увеличили с много бързи темпове само за няколко години. Първите такива клетки, въведени през 2009 г., са постигнали само 4% ефективност, далеч от 25-те % ефективност, характерна з а стандартните силициеви клетки. До миналата година, обаче, за ПСК бе докладвано, че притежават вече над 20% ефективност. Това бързо подобрение в производителността е обещаващо и изследователите се състезават да започнат да налагат перовскитни клетки като търговски продукти. На база задълбочено литературно изследване е установено, че електронната конфигурация на оловото (Pb²⁺) е основно отговорна за фотоволтаичното поведение на тези клетки. Материалите на базата на олово, обаче имат ограничена употреба, тъй като много страни имат стриктна регулация за употребата на йони на тежки метали, така че изследванията сега са фокусирани върху безоловни ПСК със сравнима ефективност.
В настоящото предложение е планиран синтез на безоловен стабилен перовскитен материал и изработване на високо стабилни, екологични и по-ефикасни ПСК, за да се осигури надеждна и евтина технология за по-чиста и здравословна околна среда. Освен това, слънчевата клетка ще бъде конструктивно оптимизирана чрез подходящ дизайн на електрода на предния панел (прозрачен проводящ слой), използващ проводящ полимер с вградени метални наночастици, който ще е приложим за различни оптоелектронни устройства, освен за слънчевите клетки. Това покритие може да изпълнява двойна функция и да служи едновременно като прозрачния електрод и транспортиращ слой за дупки, което прави конструкцията на клетката по-проста и по-евтина. Химическият синтез на перовскитните материали, характеризирането на тънките слоеве и тестването на стабилността ще се извършат в индийската организация, като се използва експертизата на екипа в областта на химията и физиката на материали за слънчева енергия. Инженерен дизайн на клетката (с отчитане на топлинни и оптични съображения), отлагане на многослойна структура с перовскитни слоеве, електрическо охарактеризиране на системно ниво и проектиране на съответната електроника за обработка на сигнали, ще се реализира в българската организация, като се използва експертизата на екипа в областта на технологии в електронното производство, микроелектроника, различни видове измервания и електронни вериги.

Цел на проекта:

- Синтез на безоловни перовскитни материали с висока стабилност.
     - Увеличаване на ефективността на ПСК чрез засилване на абсорбиращата способност в резултат от новосинтезираните материали, потискане на оптичните загуби от разсейване заради микроструктурата и/или грапавостта на слоевете.
     - Придобиване на нови знания за вътрешните механизми на генерация на електрически заряд, подвижност на токонстелите преди да са рекомбнирали, екстракция и други ефекти, съпътстващи тези процеси и свързани с избора на материали и технология за отлагане.
     - Засилване на съвместното сътрудничество между двете групи от България и Индия, за успешен двупосочен трансфер на знания.

Екип от ТУ-София:

Екип от ТУ-София:
Доц. д-р Мария Петрова Александрова – Пандиева
Проф. д-р Валентин Христов Видеков
Доц. д-р Георги Христов Добриков
Доц. д-р Светозар Кръстев Андреев
Доц. дн Ивайло Миланов Пандиев
Д-р инж. Георги Добрев Колев
Докторант маг. инж. Йорданка Дилянова Вучева
Докторант маг. инж. Цветозар Дамянов Цанев

Партньори: Govt.V.Y.T.PG.Autonomous College Durg, Индия, проф. дхн Аджая Кумар Сингх.

Допълнителна информация:

https://maleksandrova.wixsite.com/oled/recent-projects

Координатор на проекта: Доц. д-р инж. Мария Петрова Александрова – Пандиева