Современная электроника №2/2024

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 12 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 2 / 2024 В феврале 2022 года китайский про - изводитель перовскитных элементов Microquanta Semiconductor объявил о начале строительства наземной солнеч - ной электростанции мощностью 12 МВт в г . Цюйчжоу , провинция Чжэцзян . Ско - ро мы узнаем об открытии в КНР первого мощного автономного , ориентирующе - гося на природные источники энергоно - сителя для социальных и других потре - бительских нужд : в нём использованы модули из ПСЭ . Перовскитные гальва - нические ячейки уже производят : это миниатюрные модули , внешний вид которых представлен на рис . 10. В то же время сотрудникиМассачусет - ского технологического института (MTI) работают над созданием перовскитной матрицы , сообщающей значительные объёмы электрического заряда в разные участки ПСЭ ; так надеются решить про - блему повышения энергоэффективно - сти и устойчивости к внешним воздей - ствиям новых солнечных панелей . Если ранее ПСЭ изготавливали в основном на лабораторных образцах малой площади (< 2 см ²) с помощью центрифугирования методом спин - коатинга (Spin Coating), не имеющим перспектив при масштабировании про - мышленных процессов , сегодня ситуа - ция изменилась , и масштабирование больших объёмов и площадей вполне освоено . В качестве промышленно - мас - штабируемых методов печати , обеспе - чивающих равномерность толщины и морфологии тонких плёнок , применя - ются трафаретный , спреевый , струй - ный , скальпельный , слот - матричный методы . То же применяют для получе - ния селективно - транспортных и элек - тродных слоев ПСЭ , поэтому возможно выстроить замкнутый цикл печати – изготовления устройств без ограниче - ния геометрических габаритов . Слот - матричная модель имеет преимуще - ства в высокой скорости нанесения , минимум потерь материала при фор - мировании « влажного » слоя и воз - можность печати на гибких подлож - ках . Это позволяет точно регулировать толщину слоёв от десятков нанометров до нескольких микрон с точностью до нескольких нм [2]. На рис . 11 представ - лено изображение ПСЭ в виде тончай - шего слоя фоточувствительной краски . На портале канадских учёных эту перспективную разработку называют « солнечная краска » и « перовскитный аккумулятор », оба понятия по смыслу релевантные . Специфическая простран - ственная структура кристаллов перов - скита добавляет необычные свойства . Например , структура оксида иттрия - бария - меди – высокотемпературного сверхпроводника – позволяет сохранять свойства при –196,1° С , то есть при тем - пературе жидкого азота . Полученные вещества c такой структурой перспек - тивны для сверхпроводников будуще - го . Другая важная область примене - ния подобных материалов – создание из перовскитов рабочих сред лазеров . Проблемное поле Наряду с такими очевидными досто - инствами типичные ПСЭ имеют недо - статки . Популярный тип химического соединения на основе йодида свинца – метиламмония содержит йод , бром и хлор . При контакте с водой и кисло - родом , а также при периодическом нагреве до условно высоких темпера - тур элементы показывают изменения химического состава и структуры . Кро - ме того , изменение структуры проис - ходит из - за остаточного слоя йодида свинца вблизи полученных химиче - ской реакцией цикла осаждения кри - сталлов перовскита . Именно поэтому двойные и перспективные ПСЭ пока не завоевали рынок , но быстрыми темпа - ми следуют к этому через совершенство - вание технологии . Доступность техно - логии изготовления , прямой полосовой зазор , высокие коэффициенты погло - щения , свойство переноса амбиполяр - ного заряда и его подвижность доба - вили материалам ПСЭ конкурентной способности в сравнении с типичными кремниевыми аналогами в полупрово - дниках . Основной проблемой для ПСЭ является аспект краткосрочной и дол - госрочной стабильности . Нестабиль - ность в основном связана с влиянием окружающей среды ( влажность и состав воздуха ), термическим воздействием ( внутренняя устойчивость ), возмож - ным нагревом от приложенного напря - жения , УФ - воздействием и условиями хрупкости составных материалов . Так , при наблюдении изменений в структу - ре ПСЭ в средах с различным содержа - нием в воздухе кислорода и азота – при изначально равных условиях его влаж - ности – выявлены изменения , следова - тельно , наибольшая стабильность пока достигается при эксплуатации ПСЭ в воздухе без какой - либо инкапсуляции . Один из путей решения – выбор аль - тернативного материала для свинцо - вых соединений ( изменение техно - логии ), транспортного материала для слоёв , органических материалов HTM, и выводов ПСЭ , электрических контак - тов для сбора зарядов из драгоценных металлов ( платина , золото , серебро ). Нередко химические соединения обра - зуются при высокотемпературной тер - мической обработке в сотни градусов Цельсия , а известные нам перовскитные структуры при повышенной температуре Рис . 10. Внешний вид перовскитных фотогальванических ячеек Рис . 11. Фотоэлемент с чувствительной поверхностью в виде тончайшего слоя краски