AP13067629 «Разработка первоскиных солнечных элементов на основе нанокомпозитных пленок тиоцианат меди/оксида меди»

Наименование конкурса: МНВО РК, 2022-2024 годы (34 мес)

Сумма финансирования: 72.313 млн. тенге

Аннотация проекта:

В предлагаемом проекте будут разработаны высокоэффективные и стабильные перовскитные солнечные элементы на основе нанокомпозитных пленок CuSCN/Cu2O. Для этого будут разработаны методы синтеза пленок CuSCN, Cu2O и CuSCN/Cu2O с контролируемой морфологией и электрическими свойствами, и оптимизированы методы синтеза перовскитного слоя. Будут изучены механизмы генерации и переноса носителей заряда в PSCs, и причины деградации функциональных материалов в PSCs.

Цель проекта:

улучшение характеристик и стабильности перовскитных солнечных элементов на основе нанокомпозитных пленок CuSCN/Cu2O. Для реализации цели проекта будут разработана технология синтеза CuSCN/Cu2O пленок с контролируемой структурой, морфологией и электрическими свойствами. Также будет оптимизирован метод синтеза перовскитного слоя на поверхности нанокомпозитного слоя CuSCN/Cu2O для улучшения структуры перовскитного слоя и границы раздела.

Задачи проекта:

Задача 1. Синтез пленок CuSCN с контролируемой морфологией и электрическими свойствами.

Задача 2. Синтез нанокомпозитной пленки CuSCN/Cu2O с контролируемой морфологией и электрическими свойствами.

Задача 3. Синтез перовскитного слоя на поверхности нанокомпозитной пленки CuSCN/Cu2O.

Задача 4. Исследовать механизмы рекомбинации носителей заряда в перовскитных солнечных элементах на основе нанокомпозитных пленок CuSCN/Cu2O.

Задача 5. Исследовать механизмы деградации в перовскитных солнечных элементах на основе нанокомпозитных пленок CuSCN/Cu2O.

Этапы реализации проекта:

  1. В результате реализации задачи 1 будут синтезированы пленки CuSCN с различной морфологией и структурой. Будет также исследовано влияние морфологии и структуры пленок CuSCN на электрические и оптические свойства. Морфология будет изучаться методами сканирующий электронной (СЭМ) и атомно-силовой микроскопией (АСМ). Структура будет исследоваться методами рентгеноструктурного анализа (XRD) и методами фотоэлектронной спектроскопии (XPS).
  2. В результате реализации задачи 2 будут синтезированы пленки CuSCN/Cu2O с различной морфологией Cu2O. Будет также исследовано влияние морфологии и структуры нанокомпозитной пленок CuSCN/Cu2O на электрические и оптические свойства. Методами импедансной спектроскопии будет исследована динамика переноса дырок в нанокомпозитной пленке CuSCN/Cu2O. Морфология пленок будет изучаться методами СЭМ и АСМ. Структура пленок будет исследоваться методами рентгеноструктурного анализа (XRD) и методами фотоэлектронной спектроскопии (XPS).
  3. В результате реализации задачи 3 будет разработана технология синтеза перовскитного слоя с учетом особенностей поверхности пленок CuSCN/Cu2O и оптимизирован процесс кристаллизации перовскита. Будут получены перовскитные пленки с оптимальной структурой и морфологией. Методами импедансной спектроскопии и фотолюминесценцентной спектроскопии будет исследована динамика переноса и рекомбинации дырок в системе CuSCN/Cu2O/перовскит. Морфология перовскитного слоя будет изучаться методами СЭМ и АСМ. Структура перовскитного слоя будет исследоваться методами XRD и XPS.
  4. В результате реализации задачи 4 будут получены высокоэффективные перовскитные солнечные элементы на основе нанокомпозитных пленок CuSCN/Cu2O.
  5. В результате реализации задачи 5 будут установлены механизмы деградации PSCs, что позволит найти способы предотвращения деградации функциональных слоев PSCs и улучшить стабильность PSCs.

Ожидаемые результаты:

На основе результатов научных исследований, проведенных в рамках проекта, будет опубликовано не менее 2 (двух) статей и (или) обзоров в рецензируемых научных изданиях по научному направлению проекта, индексируемых в Science Citation Index Expanded базы Web of Science и (или) имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 50 (пятидесяти); не менее 1 (одной) статьи или обзора в рецензируемом зарубежном или отечественном издании, рекомендованном КОКСОН (либо не менее 1 (одной) статьи или обзора в рецензируемом научном издании, входящем в 1 (первый) квартиль по импакт-фактору в базе Web of Science). Также будет опубликована 1 монография или учебное пособие по научному направлению проекта.

Для популяризации науки, распространения информации о результатах, повышения вероятности их внедрения и коммерциализации будет создана веб-страница на сайте Astana IT University на которой будет указана краткая информация о проекте: актуальность, цель, ожидаемые и достигнутые результаты, имена и фамилии членов исследовательской группы с их идентификаторами (Scopus Author ID, и/или Researcher ID, и/или ORCID) и ссылками на соответствующие профили, список публикаций (со ссылками на них) информация для потенциальных пользователей. Информация на веб-странице будет регулярно обновляться (не реже 2 раз в год) с 2022 по 2025 гг. По каждой научной публикации в рамках проекта на веб-странице будет опубликована информация о ее содержании и возможном применении.

Научным эффектом данного проекта будет являться знание о механизмах переноса носителей заряда в многокомпонентных и композитных наноструктурированных солнечных элементах, процессах деградации в материалах перовскитных солнечных элементов, локальная корреляция процессов переноса носителей заряда и деградации со структурными, композиционными и функциональными изменениями.

Целевыми потребителями результатов могут быть как академические учреждения, так и компании-производители, занимающиеся разработкой электронных приборов и устройств;

Окончательным результатом проекта будет являться разработка оптимизированной структуры перовскитных солнечных элементов, которая позволит улучшить перенос и накопление носителей заряда в устройствах, избежать выявленных механизмов деградации и обеспечить более длительное и эффективное функционирование солнечных элементов.

Продление срока эксплуатации недорогих перовскитных солнечных элементов позволит Казахстану и другим странам широко использовать солнечную энергию. Это позволит сократить выбросы, связанные с использованием ископаемого топлива. В более широком смысле, данная работа будет способствовать экономическому развитию и защите окружающей среды посредством продления срока службы и эффективности перовскитных солнечных элементов.

Команда проекта:

Ильясов Бауржан Рашитович, ассоциированный профессор, PhD

Научный руководитель проекта

Роль в проекте: Постановка целей и задач исследования для всех членов исследовательской группы. Контроль и проведение научно-исследовательских работ. Синтез образцов. Исследования морфологии образцов. Анализ полученных результатов. Написания отчетов о проделанной работе и статей.

 

Кудряшов Владислав Владимирович, PhD

Старший научный сотрудник

Роль в проекте: Исследования морфологии образцов на СЭМ и АСМ. Исследования структуры образцов на XPS и XRD. Анализ полученных результатов. Написания отчетов проделанной работы и статей.

 

Завгородний Алексей Владимирович, PhD

Старший научный сотрудник

Роль в проекте: Синтез образцов. Сборка перовскитных солнечных элементов. Измерение оптических и электрических свойств образцов. Написания отчетов проделанной работы и статей.

 

Сейсенбаева Гулсая Сериковна, магистр естественных наук

Научный сотрудник

Роль в проекте: Синтез образцов. Сборка перовскитных солнечных элементов. Измерение электрических свойств. Написания отчетов проделанной работы.

Результаты проекта

Наименование работ по Договору

Результат

1

Синтез пленок тиоцианата меди (CuSCN) с контролируемой морфологией и электрическими свойствами.

Отработан метод электрохимического осаждения тонких пленок CuSCN. Синтезированы пленки CuSCN с различной морфологией и структурой. Исследовано влияние морфологии и структуры пленок CuSCN на электрические и оптические свойства.

2

Синтез массивов нанокристаллов оксида меди Cu2O с контролируемой морфологией и электрическими свойствами.

Разработан метод электрохимического осаждения пленок Cu2O на поверхность пленок CuSCN. Синтезированы пленки Cu2O с кубической и октаэдрической морфологией. Исследовано влияние морфологии и структуры пленок Cu2O на электрические и оптические свойства. Исследован механизм переноса носителей заряда на границе раздела CuSCN/Cu2O.

Метод: Электрохимическое осаждение

Раствор: CuSO4, KSCN (Potassium thiocyanate) + EDTA (Ethylenediaminetetraacetic acid) или DEA (Diethanolamine)

Режим: потенциостатический -0.3 V — -0.45 V vs SCE.

Метод: Электрохимическое осаждение

Раствор: CuSO4, молочная кислота, KOH или NaOH

Режим: потенциостатический -0.3 V — -0.45 V vs SCE / гальваностатический

Наименование работ по Договору

Результат

1

Синтез нанокомпозитных пленок CuSCN/Cu2O с контролируемой морфологией и электрическими свойствами.

Синтезированы нанокомпозитные пленки CuSCN/Cu2O с различной морфологией и структурой. Исследовано влияние морфологии и структуры нанокомпозитных пленок CuSCN/Cu2O на их электрические и оптические свойства. Изучена динамика переноса дырок на границе раздела нанокомпозитной пленки CuSCN/Cu2O методом импедансной спектроскопии. Определены влажнеющие параметры переноса носителей заряда: подвижность носителей заряда и параметры, характеризующие рекомбинацию носителей заряда на границе раздела. Опубликована статья в рецензируемом отечественном издании, рекомендованном КОКСОН:

T.M. Mukametkali, X.S. Rozhkova, A.K. Aimukhanov, B.R. Ilyassov, K. Apshe, A.K. Zeinidenov The effect of the CH3NH3PbClxI3-x perovskite layer thickness and grain size on its electrophysical and optical properties // BULLETIN OF THE KARAGANDA UNIVERSITY, PHYSICS Series № 3(111)/2023, PP.107-118 DOI 10.31489/2023PH3/107-118

2

Синтез перовскитного слоя на поверхности нанокомпозитной пленки CuSCN/Cu2O.

Была отработана технология синтеза перовскитного слоя на поверхности стандартной полупроводниковой пленки TiO2 и оптимизировано толщина фотоактивного слоя. Далее была разработана технология синтеза перовскитного слоя с учетом особенностей поверхности пленок CuSCN/Cu2O и оптимизирован процесс кристаллизации перовскита. Был отработан процесс преподготовки поверхности пленки Cu2O для увеличения смачиваемости раствором перовскита. Оптимизированы режимы осаждения методом spin-coating, скорость вращения, время вращения, сушка потоком азота, и режимы отжига. В результате были получены перовскитные пленки с оптимальной структурой и морфологией для разработки перовскитных солнечных элементов. Была исследована динамика переноса и рекомбинации дырок в системе CuSCN/Cu2O/перовскит комбинированием методов импедансной спектроскопии и фотолюминесценцентной спектроскопии. На основе проведённой работы опубликована статья в рецензируемом научном издании по научному направлению проекта, входящих в 1 (первый), 2 (второй) либо 3 (третий) квартиль по импакт-фактору в базе Web of Science:

T.M. Mukametkali, B.R. Ilyassov, A.K. Aimukhanov, T.M. Serikov, A.S. Baltabekov, L.S. Aldasheva, A.K. Zeinidenov Effect of the TiO2 electron transport layer thickness on charge transfer processes in perovskite solar cells // Physica B: Condensed Matter 659 (2023) 414784 https://doi.org/10.1016/j.physb.2023.414784

T.M. Mukametkali, B.R. Ilyassov, A.K. Aimukhanov, T.M. Serikov, A.S. Baltabekov, L.S. Aldasheva, A.K. Zeinidenov Effect of the electron transport layer thickness on charge transfer processes in perovskite solar cells // Physica B: Condensed Matter Volume 659, 15 June 2023, 414784 https://doi.org/10.1016/j.physb.2023.414784

homescontents
kucukcekmece escort bahcelievler escort istanbul escort esenyurt escort istanbul escort istanbul escort besiktas escort beylikduzu escort avcilar escort mersin escort
https://www.fapjunk.com
bornova escort escort izmir alsancak escort buca escort bayan
alanya escort bayan mersin escort bayan
ataşehir escort kadıköy escort kartal escort maltepe escort
karşıyaka escort Alsancak escort escort buca escort izmir
deneme bonusu veren siteler
film izle