Пятая международная школа по гибридной, органической и перовскитной фотовольтаике (The 5^th International School on Hybrid, Organic and Perovskite Photovoltaics, HOPE-PV 2024) успешно прошла в очном режиме 9-11 июля 2024 г. Школа была организована Федеральным исследовательским центром проблем химической физики и медицинской химии РАН (ФИЦ ПХФ и МХ РАН).

Тематика HOPE-PV 2024 охватывала передовые технологии фотоэлектрических преобразователей, включая солнечные батареи на основе комплексных галогенидов металлов с перовскитной структурой, органические солнечные батареи и гибридные системы на основе квантовых точек и наночастиц оксидов металлов, сенсибилизированных красителями (DSSCs).

Участниками HOPE-PV 2024 стали ведущие российские ученые из университетов и институтов Российской академии наук. Всего в работе HOPE-PV 2024 приняли участие 86 человек, из которых 63 – молодые ученые. Ведущие специалисты прочитали 11 лекций, в которых обсуждались современные тенденции развития исследований, направленных на разработку солнечных батарей нового поколения, а также о последних достижениях в области гибридной и органической фотовольтаики и электроники для различных приложений.

Работа школы началась с выступления академика С.М. Алдошина, который обратился с приветственным словом к участникам. Затем первую приглашенную лекцию прочитал чл.-корр., д.х.н., С. А. Пономаренко, директор ИСПМ РАН, с обзорным докладом, посвященным органическим солнечным элементам и фотодетекторам с однокомпонентными фотоактивным слоем на основе сопряженных малых молекул или полимеров, содержащих ковалентно связанные друг с другом донорные и акцепторные молекулярные фрагменты. Кроме того, в докладе были рассмотрены физико-химические свойства и применение молекулярных диад с неконденсированными электроноакцепторными остовами, обсуждены преимущества и недостатки этих функциональных материалов.

Следующая лекция была сделана чл.-корр., д.ф.-м.н. В. Ф. Разумовым из ФИЦ ПХФ и МХ РАН. В этом докладе были раскрыты перспективы использования фотосенсоров на основе коллоидных квантовых точек – одним из наиболее динамично развивающихся направлений фотоэлектроники инфракрасного диапазона. Был представлен полный обзор архитектур, методов получения и основных свойств фотонных сенсоров на основе коллоидных квантовых точек соединений элементов II, IV и VI групп Периодической системы Д.И. Менделеева. Подробно рассмотрены особенности синтеза, роль лигандов и морфологии ККТ при создании фотодетекторов. Рассмотрены структурные схемы фоторезистивных, фотодиодных и фототранзисторных элементов на основе коллоидных квантовых точек из HgTe, HgSe, PbS, PbSe, обладающих фоточувствительностью в различных спектральных диапазонах. Приведены основные параметры лучших образцов оптоэлектронных приборов на основе структур из коллоидных квантовых точек. Проанализированы ключевые тенденции развития данного направления.

Последние тенденции в разработке двумерной органической электроники обсуждались в докладе д.х.н., проф. МГУ им. М. В. Ломоносова Д. Ю. Паращук. Слушатели ознакомились с результатами исследований двумерных (2D) органических полупроводников на основе тиофен-фениленовых соолигомеров и соответствующих полевых транзисторов.

Д.х.н. С.А. Куклин из ИНЭОС РАН и ФИЦ ПХФ и МХ РАН сделал обзорный доклад, а также рассказал о результатах собственных исследований в области новых низко- и высокомолекулярных производных перилендиимида и их применения в качестве электрон-транспортных материалов для перовскитных фотоэлементов.

В докладе д.х.н., профессора А.Р. Тамеева из ИФХЭ РАН были рассмотрены актуальные вопросы о согласованности транспорта носителей заряда в пленках перовскитных полупроводников и соответствующих зарядово-транспортных слоев, а также обсуждены методы исследования зарядово-транспортных свойств функциональных полупроводниковых материалов для солнечных батарей.

П. А. Трошин из ФИЦ ПХФ и МХ РАН сделал доклад о перспективах и новейших достижениях в области использования перовскитных фотовольтаических преобразователей на основе комплексных галогенидов свинца в космосе. Доцент Уральского федерального университета, к.ф.-м.н И.С. Жидков представил слушателям новые результаты о возможностях применения рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии для исследования радиационной стойкости активных материалов для перовскитной фотовольтаики.

А. Б. Тарасов из Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова рассказал о дизайне гибридных галогенидов свинца с применением методов машинного обучения и искусственного интеллекта и перспективах использования данного подхода в технологиях перовскитной фотовольтаики.

Лекции о новых разработках в области повышения стабильности комплексных галогенидов свинца с перовскитной структурой за счет их супрамолекулярной модификации прочли ученые из ФИЦ ПХФ и МХ РАН, к.х.н. Л.А. Фролова и к.ф.-м.н. Л.Г. Гуцев. В докладах был представлен ряд подходов, позволяющих эффективно подавлять фазовые превращения в пленках перспективных неорганических комплексных галогенидов свинца и обеспечивающих значительно улучшенную эксплуатационную стабильность фотоэлементов. В лекциях были также рассмотрены предложенные механизмы наблюдаемых эффектов стабилизации, подтвержденные экспериментальными методами, а также теоретическими расчетами методом функционала плотности.

Лекцию о специфике масштабирования перовскитных фотовольтаических модулей и текущем уровне технологической готовности в этой области представил к.х.н. Д.С. Саранин, руководитель лаборатории перспективной солнечной энергетики в МИСиС.

Школа прошла при поддержке Российского научного фонда (грант № 19-73-30020П).