ИСТИНА

Солнечные батареи на основе гибридных органо-неоргнанических перовскитов в настоящий момент являются одними из наиболее интенсивно развивающихся направлений альтернативной энергетики. В таких фотоэлементах в качестве поглотителя света выступают перовскиты состава ABX3, где, как правило, А=CH3NH3+, (NH2)2CH+; B=Pb2+, Sn2+; C=Cl-, Br-, I-. Особенностями таких соединений являются высокое поглощение в видимой области спектра и эффективный транспорт носителей заряда, что позволило повысить эффективность перовскитных солнечных батарей с 3.7% в 2009 до 20% в 2015 г. При этом потенциальная стоимость производства таких фотоэлементов гораздо ниже, чем у их аналогов по эффективности. Одним из ключевых элементов перовскитных солнечных ячеек является пористый электрон-селективный контакт, материалом которого выступают полупроводниковые оксиды (TiO2, ZnO). Электрон-селективный контакт отвечает за экстракцию фотоиндуцированных электронов из светопоглощающего перовскитного слоя в электрическую цепь ячейки. Перовскит наносится внутрь слоя высокопористого диоксида титана, что обеспечивает эффективное разделение и транспорт фотоиндуцированных носителей заряда. В качестве эффективного материала пористого электрон-селективного контакта могут использоваться одномерные структуры диоксида титана, в частности, упорядоченные массивы нанотрубок анодного TiO2. Такие структуры отличаются высокими значениями пористости и возможностью формирования в каналах нанотрубок одномерныех стержней перовскита с максимальной площадью контакта. Основными ограничением применения нанотрубок анодного TiO2 является сложность заполнения тупиковых пор анодного TiO2 перовскитами с использованием стандартных растворных методик. В данной работе предложен темплатный синтез CH3NH3PbI3 в матрице анодного диоксида титана посредством электроосаждения металлического свинца в поры анодного TiO2 c последующим отжигом субстрата в парах CH3NH3I . В рамках работы были подобраны режимы электрохимического осаждения свинца в проводящую матрицу анодного оксида титана с использованием диффузионно-контроллирующих добавок, которые позволяют предотвратить дендритообразование и запирание пор в оксидной матрице. Были подобраны условия конверсии металлического свинца в парах CH3NH3I, приводящие к полной конверсии металла в CH3NH3PbI3. На основе полученных нанокомпозитов были созданы тестовые солнечные ячейки с архитектурой Ti/TiO2/ CH3NH3PbI3/Spiro-OMeTAD/углеродные нанотрубки. Исследования проведены при финансовой поддержке государства в лице Минобрнауки России, уникальный идентификатор проекта RFMEFI61316X0053.