Description du projet
Que la lumière soit: réduire la photodégradation dans des cellules solaires prometteuses
La réduction des coûts et l’amélioration du rendement sont les pierres angulaires de la recherche sur les cellules solaires depuis des décennies. Les cellules solaires à pérovskite ont pris le monde d’assaut avec leurs rendements remarquables. Aujourd’hui, les cellules solaires hybrides à pérovskite sont en passe de répondre aux attentes et aux besoins du monde en termes de coût et d’efficacité, mais elles restent confrontées à des défis liés à la photodégradation. Des méthodes améliorées pour caractériser la photodégradation sur site sont nécessaires pour une conception rationnelle qui permettra de surmonter cet obstacle. Le projet iSLIP-NMR, financé par l’UE, travaille sur une solution visant à mieux comprendre ces mécanismes de dégradation en utilisant la spectroscopie par résonance magnétique nucléaire in situ, une technique de caractérisation puissante s’appuyant sur les scanners IRM utilisés dans les hôpitaux. Les travaux du projet pourraient déboucher sur des cellules solaires qui résistent à l’épreuve du temps – et de la lumière.
Objectif
Widespread adoption of photovoltaics for clean, plentiful and renewable energy requires cheap, efficient and long-lasting solar cells; hybrid perovskite solar cells are promising candidates but suffer from light-induced degradation under operational conditions. Chemical understanding of the photodegradation processes is required to develop stable materials, but is challenging to obtain with existing techniques. Here we propose to study perovskite degradation under in situ light irradiation using high-resolution solid-state NMR. Solid-state NMR is an atomic-scale, element-specific probe of local structure which has recently been shown to provide important information on perovskite systems, however new methodology is required to perform in situ light irradiation. Significantly, many photodefects will be present at low concentrations and/or localised at surfaces; in order to observe these by NMR, in situ light irradiation will be combined with dynamic nuclear polarisation (DNP), whereby the greater polarisation of unpaired electrons boosts the NMR signal. The project is split into three parts: (1) observation of major perovskite photodegradation products under in situ light irradiation that do not require additional sensitivity; (2) adaptation of DNP NMR to perovskites to observe surface passivating species; and (3) combined DNP-enhanced, in situ light-irradiated NMR to observe minor and/or surface photodefects. All three parts represent innovative methodological advances and will provide key chemical information on perovskite structures and degradation processes to guide future development of stable solar cells. The combination of myself and the Emsley lab is ideal to perform this project, through which I will develop the advanced technical and non-technical research skills required for the project to be succesful. The fellowship will expand my international network and result in wide-reaching research output, which will establish me as an independent researcher.
Champ scientifique
Mots‑clés
Programme(s)
Régime de financement
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinateur
1015 Lausanne
Suisse