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Ferroelectric Nanocomposites for Enhanced Solar Energy Efficiency

Description du projet

Un nouveau modèle pour augmenter l’efficacité de l’énergie solaire

L’énergie solaire photovoltaïque (PV) et la production durable de carburant par photocatalyse sont apparues comme des technologies alternatives aux combustibles fossiles. Cependant, ces technologies requièrent des méthodes innovantes pour améliorer et augmenter leur efficacité et maintenir leurs coûts à un faible niveau. Le projet FENCES, financé par l’UE, fera la démonstration d’un mécanisme innovant reposant sur le phénomène de l’effet PV en vrac dans les ferroélectriques. Ce mécanisme combinera des matériaux ferroélectriques et photoactifs dans des films minces nanocomposites afin d’augmenter l’efficacité de l’énergie solaire. FENCES concevra et synthétisera des nanostructures ferroélectriques optimales et contrôlera leurs caractéristiques. Le projet développera également des modèles de dispositifs précis afin d’expliquer et de prédire avec exactitude le comportement des dispositifs et utilisera ces modèles pour définir les matériaux optimaux.

Objectif

Solar photovoltaics (PVs) and sustainable fuel production from photocatalysis are key technologies to displacing fossil fuel use. However, in order to drive rapid growth in PVs, and the commercial viability of photocatalytic solar fuel production, innovative technological approaches are needed to increase efficiencies while keeping costs low.

FENCES aims to demonstrate a new mechanism for solar energy conversion and use this to drive up the efficiencies of these key technologies. This will draw on a phenomenon found in ferroelectrics, known as the bulk photovoltaic (BPV) effect. While this has demonstrated photovoltages above the theoretical limit for conventional PVs, efficiency has remained low due to poor light absorption and charge transport. FENCES will overcome these limitations by intimately combining ferroelectrics and photoactive materials in nanocomposite thin films. This will couple the high electric field from the ferroelectric to the photoactive material, demonstrating novel behaviour with the potential to exceed the performance of current technologies.

In order to achieve this, FENCES will:
1. Design and synthesise optimal ferroelectric nanostructures and gain control over their properties, including the BPV effect, through careful study and tuning of the material properties in both precision model systems and low-cost, solution-based materials;

2. Develop detailed device models to accurately describe and predict the behaviour of these novel devices, incorporating progressive knowledge and understanding throughout the project using both empirical data and computational modelling;

3. Use these models to predict the optimum materials, structures and designs to demonstrate this novel technology and optimise device performance;

4. Fabricate and test proof-of-concept devices based on these optimised designs to validate the models and prove the hypothesis, establishing a new frontier in solar energy generation and wider science.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

ERC-COG - Consolidator Grant

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2020-COG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

QUEEN MARY UNIVERSITY OF LONDON
Contribution nette de l'UE
€ 1 999 903,00
Coût total
€ 1 999 903,00

Bénéficiaires (1)