Projektbeschreibung
Aus Graphen und Perowskit leistungsstarke und kostengünstige Solarzelle bauen
Die Steigerung des Wirkungsgrads und die Senkung der Kosten stellen die wichtigsten Triebkräfte für die Forschung und Entwicklung im Photovoltaiksektor dar. Perowskitsolarzellen haben ein enormes Interesse geweckt. Ihr Wirkungsgrad von nur etwa 3 % im Jahr 2006 konnte schnell auf den heutigen Wert über 25 % gesteigert werden. Einer wettbewerbsfähigen kommerziellen Einführung stehen jedoch noch viele Probleme im Weg. Die konventionellen Goldelektroden durch eine kostengünstige leitfähige Graphitschicht zu ersetzen, gilt zwar als eine vielversprechende Lösung, noch hat aber die Perowskit-Kohlenstoff-Grenzfläche den Fortschritt behindert. Mit Unterstützung der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen entwickelt nun das Projekt GNPs4PVs neuartige druckbare Elektroden auf der Grundlage von Graphen-Nanoplättchen, die Graphit ersetzen sollen. Mit technischen Veränderungen an den Grenzflächen sollen der Wirkungsgrad verbessert und die Lebensdauer verlängert sowie gleichzeitig die Kosten gesenkt werden, um im Endeffekt zur erfolgreichen Kommerzialisierung der Perowskitphotovoltaik beizutragen.
Ziel
Due to their high efficiencies (>25%), low-cost and compatibility with scalable, low energy demanding fabrication techniques, perovskite solar cells (PSCs) are the most promising PV technology to replace silicon. However, there are challenges towards their commercialisation, including the low operational stability, the use of expensive components (gold) and the need for expensive, high temperature/vacuum deposition equipment. These complexities increase the manufacturing cost/carbon footprint and reduce the manufacturing throughput. A promising way to overcome these challenges is by adopting the Carbon-based PSCs (CPSCs) configuration, in which the gold electrode is replaced by a low-cost printable carbon (graphite-based) conductive film. However, due to the electronic losses at the Carbon/Perovskite interface and the high sheet resistance of graphite-based Carbon electrodes (>10 Ohm/sq), the highest reported certified power conversion efficiency (PCE) for CPSC is just 12.8%. The research carried out under this proposal aims to: 1) generate the first CPSC with certified PCE > 20% and operational lifetime comparable to commercial technologies and 2) demonstrate stable CPSC modules (100cm2) with >15% PCE. This will be enabled by exploiting novel printable Graphene Nanoplate based electrodes (replacing graphite), perovskite passivation and interfacial engineering approaches. Such an outcome would be tremendously important for the EU market and will attract the attention of industry towards commercialization. The expected outcome will enable a significant reduction in the levelized cost of electricity to 0.03 €/kWh, even below the cost of traditional energy sources. Also, a significant reduction of CO2 emissions is expected, thanks to the excellent device lifetime potential and the low energy demanding fabrication processes. Therefore, the demonstration of CPSCs with the aforementioned capabilities would represent a significant scientific and technological breakthrough.
Wissenschaftliches Gebiet
- engineering and technologyenvironmental engineeringenergy and fuelsrenewable energysolar energy
- engineering and technologynanotechnologynano-materialstwo-dimensional nanostructuresgraphene
- natural scienceschemical sciencesinorganic chemistrytransition metals
- natural sciencesphysical scienceselectromagnetism and electronicssemiconductivity
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
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MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Koordinator
1015 Lausanne
Schweiz