Opis projektu
Grafen i perowskit połączone w wysokowydajnym, tanim ogniwie słonecznym
Zwiększenie wydajności i obniżenie kosztów to kluczowe czynniki napędzające badania nad fotowoltaiką i jej rozwój. Ogniwa słoneczne z perowskitu wzbudziły ogromne zainteresowanie, gdyż umożliwiły szybkie zwiększenie wydajności tych rozwiązań z zaledwie około 3 % w 2006 r. do ponad 25 % obecnie. Niestety konkurencyjne wprowadzenie ich na rynek jest problematyczne z wielu względów. Zastąpienie konwencjonalnych złotych elektrod tanią warstwą przewodzącą na bazie grafitu jest obiecującym rozwiązaniem, ale problemy powstają na granicy faz perowskit-węgiel. Przy wsparciu z działań „Maria Skłodowska-Curie” zespół projektu GNPs4PVs opracowuje innowacyjne elektrody grafenowe osadzane na nanopłytkach i uzyskiwane technikami przyrostowymi, które zastąpią w tym układzie grafit. Inżynieria granicy faz powinna zwiększyć wydajność i wydłużyć okres eksploatacji ogniwa, jednocześnie zmniejszając koszty jego produkcji, co pozwoli wprowadzić wreszcie fotowoltaikę perowskitową na rynek.
Cel
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.
Dziedzina nauki
- engineering and technologyenvironmental engineeringenergy and fuelsrenewable energysolar energy
- engineering and technologynanotechnologynano-materialstwo-dimensional nanostructuresgraphene
- natural scienceschemical sciencesinorganic chemistrytransition metals
- natural sciencesphysical scienceselectromagnetism and electronicssemiconductivity
Słowa kluczowe
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Koordynator
1015 Lausanne
Szwajcaria