ИСТИНА

Солнечные элементы (СЭ) устройства, используемые для преобразования энергии солнечного света в электричество, в их создании ключевую роль играют полупроводниковые органические и неорганические функциональные материалы [1]. Сенсебилизированные красителем солнечные элементы (СКСЭ), выделяют в отдельный класс, особый интерес к которому связан с низкой стоимостью производства, длительным сроком службы, возможностью работы при слабом или искусственном освещении, полупрозрачностью и механической прочностью [2]. Сочетание этих свойств и возможность обеспечить формирование разнообразных цветовых решений позволяют СКСЭ быть применимыми в качестве автономного или дополнительного питания в архитектурно-интегрированных фотовольтаических системах [3] и портативной электронике, в том числе поддерживающей концепцию «интернет вещей» [4-5]. В работе представлены создание СКСЭ и тестирование новых органических красителей в этих устройствах, на основании результатов осуществляется молекулярный дизайн красителей с целью улучшить характеристики итоговых СКСЭ. Рассмотрены методы модификации функциональных слоев СКСЭ для улучшения эффективности и оптимизации конструкционных особенностей. В ходе исследований были разработаны, синтезированы и изучены свойства новых органических красителей на основе тиено[3,2-b]индола, в том числе серия безметальных D-п-А красителей, обладающих тиено[3,2-b]индольным ядром, электронодонорной частью и 2-цианоакриловой кислотой и 5-(метилен)барбитуровой кислотой в виде акцепторно-якорной части. Красители были исследованы в полностью собранных работающих СКСЭ, соединения IS 1-5 показали значения эффективности преобразования мощности (КПД) в диапазоне 2,25–3,02. На основе полученных результатов была синтезирована новая серия красителей, благодаря которой была достигнута максимальная эффективность 4,41%. Была выполнена работа по модификации активного полупроводникового слоя в СКСЭ. Получены кристаллические полупроводниковые функциональные слои на гибких полимерных подложках. Сборка проводилась вне особо чистых помещений и без применения боксов с инертной атмосферой или установок вакуумной техники, что в значительной степени удешевляет технологию и понижает себестоимость солнечного элемента. [1] L. Fraas, L. Partain (eds.), Solar Cells and Their Applications, 2nd edn. (Wiley, Chichester, 2010) [2] https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2021.109227 [3] Szindler M., et al. (2021). Dye-Sensitized Solar Cell for Building-Integrated Photovoltaic (BIPV) // Applications. Materials, 14(13). https://doi.org/10.3390/ma14133743 [4] Kim J.-H., et al. (2020). Energy Generation Performance of Window-Type Dye-Sensitized Solar Cells by Color and Transmittance // Sustainability, 12, 8961. https://doi.org/10.3390/su12218961 [5] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X20307611