Оренбургский государственный университет

Разработка метода повышения эффективности работы электрохимических солнечных ячеек на основе диоксида титана за счет внедрения в конструкцию металлических наночастиц с плазмонным резонансом

Грант РФФИ № 15-08-04132_а

Руководитель — канд. физ.-мат. наук старший научный сотрудник Кислов Д.А.

Оценивая результаты работы, можно сказать, что поставленные в работе задачи на 2017 год выполнены полностью.

При помощи модели, разработанной профессором Кучеренко М.Г., было проведено математическое описание влияния наночастиц металла на поглощающую способность молекул органического красителя в ячейках Гретцеля. Рассчитаны усиленные спектры поглощения системы краситель — наночастица и вольт-амперные характеристики исследуемых солнечных ячеек. Один из способов повышения КПД сенсибилизированных красителем солнечных элементов — добавление в структуру пористого слоя диоксида титана, наночастиц металла. Используя математическую модель на основе уравнения диффузии с рекомбинационным слагаемым, произведено вычисление основных характеристик ячеек Гретцеля. Получено хорошее качественное и количественное согласование полученных результатов. Расчеты дают прирост КПД до 20 % в случае использования наночастиц золота и увеличение в 2 раза для наночастиц серебра.

Основные результаты исследования опубликованы в работах:

- cтатьи, индексирующиеся в базах Scopus, Web of Science:

1. M.G. Kucherenko, D.A. Kislov Features of plasmon-activated intermolecular nonradiative energy transfer in spherical nanoreactors // The Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 2017 (в печати) https://doi.org/10.1016/j.jphotochem.2017.10.020.
2. M.G. Kucherenko, A.P. Rusinov, D.A. Kislov Calculation of field characteristics in periodic nanostructures from composite elements with activated plasmon modes // Knowledge_E, 2017 (в печати).
3. D.A. Kislov Taking into account the increase in the dye molecules absorptivity in modeling of graetzel solar cell with metallic nanoparticles // Knowledge_E, 2017 (в печати).

- публикации в изданиях РИНЦ:

1. Кучеренко М.Г., Кислов Д.А. Плазмон-активизированный межмолекулярный безызлучательный перенос энергии в сферических нанореакторах // Сб. науч. тр. 6-й Междунар. конф. по фотонике и информационной оптике, Москва, МИФИ, 1–3 февр. 2017 г. С. 408–409.
2. Кислов Д.А. Моделирование солнечных ячеек Гретцеля c плазмонными наночастицами серебра // Сб. науч. тр. 6-й Междунар. конф. по фотонике и информационной оптике, Москва, МИФИ, 1–3 февр. 2017 г. С. 400–401.

- тезисы конференций:

1. Кислов Д.А. Исследование влияния плазмонных наночастиц серебра на фотоэлектрические свойства солнечных ячеек Гретцеля методом FDTD // Всерос. науч.-метод. конф. «Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры», ОГУ, 2017. С. 1751–1758.
2. Русинов А.П., Кислов Д.А., Налбандян В.М. Разработка универсальной автоматизированной установки измерения угловых зависимостей // Всерос. науч.-метод. конф. «Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры», ОГУ, 2018. (В печати.)
3. Кислов Д.А. Увеличение поглощательной способности молекул красителя в солнечных ячейках Гретцеля c металлическими наночастицами // Всерос. науч.-метод. конф. «Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры», ОГУ, 2018. (В печати.)
4. Кучеренко М.Г., Русинов А.П., Кислов Д.А. Расчет характеристик поля в регулярных решетках из композитных наноэлементов с активированными плазмонными модами // Всерос. науч.-метод. конф. «Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры», ОГУ, 2018. (В печати.)

- участие в конференциях:

1. VI Международная конференция по фотонике и информационной оптике, Москва, МИФИ, 2017 г. (устный и постерный, 2 тезиса).
2. Всероссийская научно-методическая конференция «Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры», Оренбург, ОГУ, 2017 (устный, 1 тезис).