Рассмотрены фундаментальные проблемы современного состояния исследований в области органо-неорганических органогалогенидных перовскитов (ОГП) в качестве основы для создания солнечных ячеек с повышенной эффективностью. Приведены данные о разнообразии перовскитов и их основных свойствах. Дана хронология развития исследований в данном направлении — структурные аспекты ОГП-перовскитов, от самых первых двумерных до современных трехмерных перовскитов с формулой MAPbI₃, а также важных технологических аспектов создания структуры гладких тонких пленок с использованием разнообразных методов, в частности, подбора растворителей, нанесения покрытий методами центрифугирования и погружения, вауумного осаждения,технологии катионного обмена, наноимпринта (в особенности, разносторонней роли полимеров). Проанализированы наиболее важные теоретические проблемы, в частности, электронная структура решетки, дефектно-примесные состояния в чистых и смешанных перовскитах, подавление электронно-дырочной рекомбинации, сверхбольшие времена жизни и диффузионные длины. Рассмотрены эффекты деградации, связанные с влажностью и фотооблучением, а также деградация металлических электродов на солнечных ячейках на основе ОГП. Продемонстрировано применение углеродных наноструктур — углеродных нанотрубок (УНТ) и графена — в качестве стабильных полупрозначных коллекторов заряда на поверхности ОГП-перовскитов на примере оригинальных результатов, полученных авторами.

В целях повышения эффективности солнечных элементов и снижение затрат на производство разработан процесс получения слитков кремния, по так называемой mono-like-технологии. Mono-like-процесс предназначен для получения монокристаллических слитков при использовании технологии производства мультикристаллического кремния (МК-Si). При этом в качестве сырья используют поликристаллический кремний (ПК-Si) «солнечного» качества (solar grade — SoG), технология получения которого является менее затратной, чем очистка кремния газохимическим процессом (Сименс-процесс или его эквивалент). Использование ПК-Si SoG для выращивания слитков по mono-like технологии должно способствовать снижению затрат на получение слитков и пластин. Новые технологии производства солнечных элементов, использующие ПК-Si SoG, разрабатываются быстрыми темпами, так как это позволяет производить при меньших затратах солнечные элементы с достаточно высоким КПД. Именно поэтому mono-like-процесс апробирован и оптимизирован для казахстанского ПК-Si SoG. Изучено влияние более высокой концентрации примесей в ПК-Si SoG на образование кристаллических дефектов (главным образом дислокаций) в монокристаллических структурах. Для исследования свойств mono-like слитка, полученного в промышленных масштабах из казахстанского ПК-Si SoG, использованы визуализация монокристаллической структуры, картирование времени жизни неосновных носителей заряда и фотолюминесценция.

Синтезированы пленки углерод-полимерного нанокомпозита «полиакрилонитрил/одностенные углеродные нанотрубки» (ПАН/ОУНТ) с различной концентрацией наполнителя, варьируемой от 0,5 до 30 % (мас.). Установлено, что использование в полимерном композите на основе ПАН наполнителей в виде ОУНТ существенно влияет на механические свойства полимера, в частности возрастает прочность на разрыв. Изучение электрофизических свойств показало, что при введении ОУНТ наполнителей
от 0,5 до 30 % (мас.) электропроводность за счет роста степени перколяции увеличивается на 2 порядка, и на 7 порядков по сравнению с чистым ПАН. Были сделаны термические анализы нанокомпозита, которые показали, что с повышением концентрации ОУНТ термостабильность образцов увеличивается, а потери массы снижаются. Измерены диэлектрическая проницаемость и коэффициенты отражения, передачи и поглощения в терагерцовом диапазоне. Установлено, что коэффициент отражения нелинейно зависит от концентрации углеродных нанотрубок (УНТ). Минимальный коэффициент отражения в 0,55 отн. ед. наблюдается при концентрации 0,5 % (мас.), в то время как материалы с концентрацией ОУНТ более 5 % (мас.) показывают практически идентичный коэффициент отражения при достаточно низком коэффициенте передачи.

Стремительное развитие электроники естественным образом приводит к созданию и использованию электронных компонент малых размеров, в число которых входят наноэлементы сложной (слоистой) структуры. Поиск эффективных методов охлаждения электронных систем диктует необходимость развития методов численного анализа тепловыделения и теплопереноса в наноструктурах. Характерной особенностью теплопереноса в слоистых наноструктурах является доминирующая роль контактного термического сопротивления на межслоевых интерфейсах (тепловой проводимости интерфейсов). При этом контактное сопротивление зависит от целого ряда факторов, связанных с технологией изготовления гетероструктур, что обуславливает необходимость определения соответствующих коэффициентов по результатам температурных измерений.
Рассмотрена возможность восстановления коэффициентов термического сопротивления на границах соприкосновения слоев, изготовленных из разных материалов, с помощью решения обратной задачи теплопереноса. Комплекс алгоритмов состоит из двух основных блоков: блока решения прямой задачи теплопереноса в слоистой наноструктуре и блока оптимизации для решения обратной задачи. Прямая задача сформулирована в алгебраическом (разностном) виде в предположении о постоянстве температуры в пределах каждого слоя, что связано с малой толщиной слоев. Обратная задача решена в экстремальной постановке, оптимизация проведена с помощью методов нулевого порядка, не требующих вычисления производных оптимизируемой функции. В качестве базового оптимизационного алгоритма использован метод Нелдера—Мида (деформируемого многогранника) в сочетании со случайными рестартами для поиска глобального минимума.
Представлены результаты восстановления коэффициентов контактного термического сопротивления, полученные в рамках квазиреального эксперимента. Дана оценка точности решения задачи идентификации в зависимости от числа слоев в гетероструктуре и от погрешности «измерений».
Полученные результаты планируется использовать в новой методике многоуровневого моделирования тепловых режимов электронной компонентной базы СВЧ-диапазона, при идентификации коэффициентов теплопроводности элементов гетероструктур.

Методами рентгеновской дифракции и рентгенофазового анализа изучена кристаллическая структура и текстура изотропных и анизотропных поликристаллических гексагональных ферритов (гексаферритов) BaFe₁₂O₁₉, полученных методом радиационно-термического спекания (РТС). Сырые заготовки и изотропных, и анизотропных гексаферритов получены стандартным методом керамической технологии из одного сырья (Fe₂O₃ и BaCO₃ марки «ч.д.а.») и на одном и том же оборудовании. Различие состояло в том, что прессование анизотропных заготовок проведено в магнитном поле Н = 10 кЭ. Для спекания сырых заготовок использовали линейный электронный ускоритель ИЛУ-6 (энергия электронов E_e = 2,5 МэВ) ИЯФ им. Г. И. Будкера СО РАН. Образцы спекали в воздушной атмосфере течение 1 ч при температуре 1200, 1250, 1300 и 1350 °С. Впервые показано, что с помощью технологии РТС, используя сырые заготовки из ферритизированной шихты, можно получать высококачественные однофазные изотропные и анизотропные гексаферриты BaFe₁₂O₁₉. Приведены данные об особенностях кристаллической структуры и текстуры полученных гексаферритов. Впервые установлено, что для поликристаллических бариевых гексаферритов типа М зависимость параметра преобладающей ориентации кристаллической текстуры «pref.orient.o1» от степени магнитной текстуры f описывается выражением «pref.orient.o1» = -0,005f + 0,6886.