Opis projektu
Odwrócone podejście do projektowania ma pomóc w stworzeniu wysokosprawnych materiałów do zastosowań z zakresu energii słonecznej
Postęp w dziedzinie technologii zrównoważonej energii w dużym stopniu zależy od odkrycia nowych, powszechnie występujących materiałów o niezrównanej zdolności przewodzenia jonów, katalizowania reakcji i transportowania nośników pobudzanych światłem. Badacze z finansowanego ze środków UE projektu IDOL odwrócą tradycyjny proces projektowania materiałów, aby odkryć i stworzyć materiały o doskonałych właściwościach optoelektrycznych i przerwach w paśmie powyżej 1,5 eV. Na początku projektu prace teoretyczne i doświadczalne zespołu skupią się na fosfosiarczkach, a następnie obejmą inne typy materiałów. Fosfosiarczki o pożądanych właściwościach zostaną włączone do już istniejących urządzeń fotowoltaicznych.
Cel
Progress in sustainable energy technology relies on the discovery of new earth-abundant materials with unprecedented ability to conduct ions, catalyze reactions, transport photogenerated carriers, etc. The main scientific question is how to find the materials with exactly the desired functionality from the huge pool of all possible materials (more than 10^12).
In IDOL, we will attempt to answer the long-standing question of inverse materials design. Our targeted functionality is high optoelectronic quality (i.e. long photocarrier lifetimes, high mobilities, and high absorption coefficient) in an earth-abundant semiconductor with band gap above 1.5 eV. This will be a breakthrough in three areas key to a sustainable energy future: multijunction photovoltaics, light-emitting diodes, and solar fuels.
The IDOL approach is a combination of experimental and computational research, focusing on the most device-relevant material form: thin films. Initially, we will restrict our search to the intriguing and still highly underexplored family of phosphosulfides (PSs). Later, we will extend our insights to other chemistries. From my preliminary investigation, many PSs should exhibit high mobilities and appropriate band gaps.
We will break the inverse design problem into logically connected steps: from application-specific figures of merit, going back to defect properties, generic optoelectronic properties, structure, growth conditions, and composition. We will exploit a unique combinatorial deposition system to grow candidate materials and characterize them using high throughput facilities at our host. For properties not experimentally accessible, we will employ first-principles calculations. This hybrid dataset will be analyzed step-by-step by human intelligence and machine learning to formulate design criteria and generate new materials with the desired properties. The discovered PS with the highest figures of merit will be incorporated into an actual photovoltaic device.
Dziedzina nauki
- natural sciencesphysical scienceselectromagnetism and electronicsoptoelectronics
- engineering and technologymaterials engineeringcoating and films
- natural sciencesphysical scienceselectromagnetism and electronicssemiconductivity
- natural sciencescomputer and information sciencesartificial intelligencemachine learning
- engineering and technologyenvironmental engineeringenergy and fuelsrenewable energysolar energyphotovoltaic
Słowa kluczowe
Program(-y)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Temat(-y)
System finansowania
ERC - Support for frontier research (ERC)Instytucja przyjmująca
2800 Kongens Lyngby
Dania