Descripción del proyecto
Hacia unas celdas fotovoltaicas de perovskita no tóxicas
Las celdas fotovoltaicas de perovskita son una tecnología prometedora para generar energía limpia a partir del Sol y que ofrecen unas eficiencias de conversión energética destacables de alrededor del 25 %. Sin embargo, estos importantes logros tienen un coste: las celdas fotovoltaicas de perovskita se fabrican empleando plomo, un material muy tóxico que plantea problemas medioambientales fundamentales. La búsqueda de celdas fotovoltaicas de perovskita que no sean tóxicas todavía está en sus inicios: las eficiencias de conversión energética a penas alcanzan el 12 %, principalmente debido a los defectos en el interior de la perovskita y en la interfaz entre la perovskita y las capas de extracción de carga. El proyecto RADICEL, financiado por las Acciones Marie Skłodowska-Curie, planea investigar la alineación energética, las tasas de transferencia de carga, las pérdidas de recombinación y la densidad de trampas en estas interfaces para mejorar la comprensión de los mecanismos de pérdida en las celdas fotovoltaicas de perovskita sin plomo.
Objetivo
Lead (Pb) based perovskite solar cells (PSCs) demonstrate a remarkable power conversion efficiency (PCE of 25.2%). Their toxicity, however, raises environmental concerns and might hinder their commercial deployment. Quest for non-toxic PSCs is still at its infancy: The PCE in Pb-free PSCs is merely around 12%, which is about one third of their radiative limit. An analysis of recent literature on the Pb-free PSCs suggests a high non-radiative recombination in them, as evidenced by their high voltage loss and a low fill factor.
These non-radiative recombination losses occur due to defects in the perovskite bulk and at the perovskite/charge extraction layers (CTLs) interfaces. Significant research is being carried out to suppress bulk defects, however, systematic investigations of the photophysical and photochemical properties of perovskite/CTLs interfaces remained relatively ignored. For instance, there is no quantitative data to decouple losses in Pb-free PSCs due to bulk and interfacial defects. There is also little information on the chemical and electronic properties of the interface between Pb-free perovskites and different CTLs.
This project aims to systematically investigate energetic alignment, charge transfer rates, recombination, trap density and trap depth etc. at the interfaces between Pb-free perovskites and a range of CTLs (organic, inorganic). Measuring quasi-Fermi level splitting and its correlation with open-circuit voltage will help in quantifying losses due to the different interfaces. Based on the insights gained from these investigations, the interfacial properties will be tuned via doping the CTLs or via surface passivation schemes to improve charge transfer/extraction rate. The experimental findings together with insights gained from device simulations will help us to propose an elaborated picture of the loss mechanisms in Pb-free PSCs and to design device architectures to systematically alleviate device performance.
Ámbito científico (EuroSciVoc)
CORDIS clasifica los proyectos con EuroSciVoc, una taxonomía plurilingüe de ámbitos científicos, mediante un proceso semiautomático basado en técnicas de procesamiento del lenguaje natural.
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Palabras clave
Programa(s)
Régimen de financiación
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinador
78464 Konstanz
Alemania