The object of research, development or design (in Russian) : Перовскитные материалы, перовскитные солнечные элементы, органические материалы, органические фотоэлектрические элементы, тандемные солнечные элементы, многопереходные солнечные элементы, прекурсоры, поглощающий слой, слой переноса электронов, слой переноса дырок, электроды, электронные схемы.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Перовскит материалдары, перовскит күн элементтері, органикалық материалдар, органикалық фотоэлектрлік элементтер, тандемдік күн элементтері, көптүйінді күн элементтері, прекурсорлар, абсорбциялық қабат, электронды тасымалдау қабаты, кемтіктерді тасымалдау қабаты, электродтар, электронды схемалар

Aim of work (in Russian) : Цель проекта заключается в ускорении разработки многопереходных солнечных элементов на основе перовскитных и органических фотоэлектрических материалов. Это позволит Казахстану продвигать зеленую энергетику и ранее занять рынок инновационных фотоэлектрических систем. Успех проекта поможет привлечь потенциальных клиентов и завоевать доверие в соответствующих областях.

Aim of work (in Kazakh) : Жобаның мақсаты - перовскит және органикалық фотоэлектрлік материалдар негізіндегі көптүйінді күн элементтерінің дамуын жеделдету. Бұл Қазақстанға жасыл энергетиканы алға жылжытуға және инновациялық фотоэлектрлік жүйелер нарығын ертерек алуға мүмкіндік береді. Жобаның сәтті болуы әлеуетті тұтынушыларды тартуға және тиісті салаларда сенімді нығайтуға көмектеседі.

Методы исследования (на русском) : Процесс растворения, спин-покрытие, вакуумное осаждение тонких пленок, изготовление устройств, измерение вольт-амперных характеристик (J-V), характеристика оптических свойств, фотолюминесценция, теоретическое моделирование с использованием CST Microwave Studio, сканирующая электронная микроскопия, атомно-силовая микроскопия с проводящим зондом, внешний DC-DC преобразователь напряжения, MATLAB/Simulink

Методы исследования (на казахском) : Еріту процесі, спин-жабыны, жұқа қабаттарды вакуумда тұндыру, құрылғыны жасау, ток-кернеу (J-V) сипаттамасы, оптикалық сипаттау, фотолюминесценция, CST Microwave Studio қолдану арқылы теориялық модельдеу, сканерлеуші электрондық микроскопия, өткізгіш зондпен атомдық күш микроскопиясы, DC -DC сыртқы түрлендіргіш кернеуі, MATLAB/Simulink.

Obtained results and novelty (in Russian) : Теоретическое моделирование ОФЭ и ПСЭ для многопереходных устройств было завершено. Экспериментальные работы по синтезу перовскитных и органических фотоэлектрических материалов с комплиментарными размерами запрещенной зоны на жестких и гибких подложках были завершены. Были разработаны многопереходные солнечные элементы ОФЭ/ПСЭ на основе 3- и 4-контактных конфигураций устройств. Также были разработаны различные стратегии повышения стабильности активного слоя и других функциональных слоев в ОФЭ и ПСЭ. Успешно проведены испытания на надежность в соответствии с протоколами ISOS и в различных условиях, включая фактические температуру и влажность. Разработана схема электроники для применения многопереходных устройств ОФЭ/ПСЭ в области ИЗФУ. Был продемонстрирован прототип ИЗФУ на основе многопереходных устройств ОФЭ/ПСЭ. Результаты, полученные в рамках данного проекта, включают 3 научные статьи, опубликованные в рецензируемых научных журналах, входящих в Q1 по базе Web of Science и имеющих процентиль CiteScore не менее 50 по базе Scopus. Одна научная статья была опубликована в отечественном журнале с ненулевым импакт-фактором, рекомендованном КОКСОН. Более того, 1 дополнительная научная статья в настоящее время находится на рецензировании в международном журнале, который также входит в Q1 базы данных Web of Science и соответствует по процентилю CiteScore не менее 50 в Scopus. Еще 1 научная статья была принята в ACS Applied Materials & Interfaces (Q1, IF=8.3) 24.10.2024 г.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Көптүйінді құрылғылар үшін ОФЭ және ПКЭ теориялық модельдеу аяқталды. Қатты және иілгіш негіздерде қосымша шектелген аймақтары бар перовскит пен органикалық фотоэлектрлі материалдарды синтездеу бойынша тәжірибелік жұмыстар аяқталды. Көптүйінді ОФЭ/ПКЭ күн элементтері 3- және 4-терминалды құрылғы конфигурацияларына негізделген. Сондай-ақ ОФЭ және ПКЭ-де белсенді қабаттың және басқа функционалдық қабаттардың тұрақтылығын жақсарту үшін әртүрлі стратегиялар әзірленді. Тұрақтылық сынақтары ISOS хаттамаларына сәйкес және әртүрлі жағдайларда, соның ішінде нақты температура мен ылғалдылықта сәтті өтті. ҒБФҚ саласында көптүйінді ОФЭ/ПКЭ құрылғыларын қолдану үшін электроникалық схема әзірленді. Көптүйінді ОФЭ/ПКЭ құрылғыларына негізделген ҒБФҚ прототипі көрсетілді. Осы жоба аясында алынған нәтижелер Web of Science дерекқорының бірінші квартиліне енгізілген және Scopus деректер базасында CiteScore пайыздық көрсеткіші кемінде 50 болатын рецензияланған ғылыми журналдарда жарияланған 3 ғылыми мақаланы қамтиды. Бір ғылыми мақала БҒССҚК ұсынған нөлдік емес импакт-факторы бар отандық журналда жарияланды. Сондай-ақ, Web of Science деректер базасында бірінші квартильге енгізілген және Scopus деректер базасында CiteScore пайыздық көрсеткіші кемінде 50 болатын 1 ғылыми мақала халықаралық ғылыми журналда қаралуда. Тағы 1 ғылыми мақала ACS Applied Materials & Interfaces (Q1, IF=8.3) журналына 24 қазан 2024 жылы қабылданды.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Основные конструктивные и технические экономические показатели, полученные в рамках этого проекта, заключаются в значительных улучшениях эффективности, стабильности и экономической целесообразности новых тандемных солнечных элементов на основе перовскита. Благодаря разработке оптимизированных фотоэлектрических материалов с заданными запрещенными зонами, а также инновационным проектам тандемных ячеек, особенно с боковым интегрированием 3T, мы продемонстрировали повышение эффективности не менее чем на 15% по сравнению с одноступенчатыми солнечными элементами. Эти улучшения в эффективности непосредственно способствуют увеличению выработки энергии на единицу площади, снижая стоимость за Ватт вырабатываемой энергии. Кроме того, повышенная стабильность и длительный срок службы, достигнутые благодаря инженерии добавок, модифицированным слоям переноса носителей и оптимизации межфазных границ, значительно снижают скорость деградации материалов и устройств, что может привести к снижению расходов на обслуживание в течение эксплуатационного срока солнечных панелей.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Осы жобадан алынған негізгі конструктивті және техникалық экономикалық көрсеткіштер перовскит негізіндегі жаңа тандемдік күн элементтерінің тиімділігін, тұрақтылығын және экономикалық орындылығын айтарлықтай жақсарту болып табылады. Оңтайландырылған фотоэлектрлік материалдарды, сондай-ақ инновациялық тандемдік ұяшықтардың конструкцияларын, әсіресе 3T қатарлас интеграциясын әзірлеу арқылы біз олардың бір түйіспелі күн элементімен салыстырғанда кемінде 15% немесе одан да жоғары тиімділігіне қол жеткіздік. Тиімділіктің бұл жақсартулары өндірілген энергияның бір ватт құнын төмендетіп, аудан бірлігіне келетін энергияның жоғарылауына тікелей ықпал етеді. Бұған қоса, қосымша инженерия, модификацияланған тасымалдаушы қабаттары және интерфейстік оңтайландыру арқылы қол жеткізілген жақсартылған тұрақтылық және ұзартылған қызмет мерзімі материалдар мен құрылғылардың тозу жылдамдығын айтарлықтай төмендетеді, күн панельдерінің жұмыс істеу мерзімі ішінде техникалық қызмет көрсету шығындарын әлеуетті түрде төмендетеді.

Level of implementation (in Russian) : Разработанные 3-х контактные и 4-х контактные многопереходные солнечные элементы достигли многообещающих уровней реализации, что подтверждается значительными достижениями в дизайне и готовности к применению. Для 3-х контактных тандемных солнечных элементов мы успешно интегрировали слои ОФЭ и ПСЭ бок о бок на одной подложке, достигнув бесшовного дизайна. Эта конфигурация особенно подходит для применений в интегрированных в здание фотоэлектрических устройств (ИЗФУ), благодаря своей новаторской структуре и экономической эффективности. Однако она также представляет некоторые проблемы интеграции, такие как управление балансом электрического выхода между подячейками ОФЭ и ПСЭ. Тем не менее, мы предложили потенциальные решения в нашем проекте. 4-х контактные тандемные солнечные элементы, с другой стороны, продемонстрировали более высокую готовность к практическому использованию. Благодаря внедрению полупрозрачных электродов и улучшенной спектральной согласованности, 4-х контактные тандемные солнечные элементы показывают хорошую адаптивность для практического использования. В целом, 3-х контактные и 4-х контактные тандемные солнечные элементы демонстрируют высокий уровень прогресса в реализации, причем 4-х контактные тандемные устройства, в частности, приближаются к более высокой осуществимости для коммерческого применения.

Level of implementation (in Kazakh) : Әзірленген 3-терминалды (3T) және 4-терминалды (4T) көптүйінді күн элементтері дизайндағы және қолдану дайындығындағы елеулі жетістіктермен белгіленетін іске асырудың перспективалық деңгейіне жетті. 3T тандемді күн элементтері үшін біз ОФЭ және ПКЭ қабаттарын бір субстратқа сәтті біріктіріп, біркелкі дизайнға қол жеткіздік. Бұл конфигурация өзінің жаңа құрылымы мен үнемділігіне байланысты ғимаратқа біріктірілген фотоэлектрлік құрылғы (ҒБФҚ) қолданбалары үшін өте қолайлы. Дегенмен, ол ОФЭ және ПКЭ қосалқы элементтері арасындағы электр шығысының тепе-теңдігін басқару сияқты кейбір интеграциялық қиындықтарды тудырады. Дегенмен, біз жобамызда ықтимал шешімдерді ұсындық. 4T тандем элементтері, керісінше, практикалық пайдалануға жоғары дайындықты көрсетті. Жартылай мөлдір электродтарды және жақсартылған спектрлік теңестіруді енгізу арқылы 4T тандем элементтері практикалық қолдану үшін жақсы бейімделуді көрсетеді. Тұтастай алғанда, 3T және 4T элементтері іске асырудың жоғары деңгейін көрсетеді, 4T құрылғылары, атап айтқанда, коммерциялық ауқымдағы қолданбалар үшін жоғары мақсатқа жақындады.

Efficiency (in Russian) : С точки зрения эффективности, как 3-х контактные, так и 4-х контактные солнечные элементы демонстрируют значительное улучшение производительности по сравнению с однопереходными элементами, что делает их конкурентоспособными кандидатами для технологий солнечной энергии следующего поколения. 3-х контактные тандемные устройства достигают хорошей эффективности преобразования энергии (ЭПЭ), комбинируя слои ОФЭ и ПСЭ в боковой конфигурации. 4-х контактные солнечные элементы выигрывают от конфигурации, которая позволяет каждой подячейке работать на своей оптимальной эффективности без значительного вмешательства в согласование тока или напряжения. Кроме того, благодаря достижениям в инженерии добавок, слоях переноса носителей и оптимизации межфазных границ, мы значительно продлили сроки службы как ОФЭ, так и ПСЭ. Эти техники повышают стабильность и срок службы новых фотоэлектрических устройств, что является критически важным фактором для достижения эффективного и долгосрочного энергопроизводства для практического использования.

Efficiency (in Kazakh) : Тиімділік тұрғысынан 3T және 4T күн элементтері бір түйіспелі элементтерге қарағанда айтарлықтай өнімділікті арттырады, оларды келесі буын күн технологиялары үшін бәсекеге қабілетті үміткерлер ретінде орналастырады. 3T тандем құрылғылары ОФЭ және ПКЭ қабаттарын жанама конфигурацияда біріктіру арқылы энергияны түрлендірудің жоғары тиімділігіне (ЭТТ) жетеді. 4T элементтері әрбір ішкі элементке ток немесе кернеу сәйкестігіне айтарлықтай кедергісіз оңтайлы тиімділікпен жұмыс істеуге мүмкіндік беретін конфигурацияның пайдасын көреді. Сонымен қатар, аддитивті инженерия, тасымалдаушы тасымалдау қабаттары және интерфейсті оңтайландырудағы жетістіктер арқылы біз ОФЭ және ПКЭ екеуінің де қызмет ету мерзімін едәуір ұзарттық. Бұл әдістер практикалық пайдалану үшін тиімді, ұзақ мерзімді энергия шығаруға қол жеткізудегі маңызды факторды шеше отырып, жаңадан пайда болған фотоэлектрлік құрылғылардың тұрақтылығы мен қызмет ету мерзімін арттырады.

Field of application (in Russian) : Интегрированные в здания фотоэлектрические устройства (ИЗФУ)

Field of application (in Kazakh) : Ғимараттарға біріктірілген фотоэлектрлік құрылғылар (ҒБФҚ)