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Design Rules for Efficient Photogeneration in Metal Oxides

Descrizione del progetto

Ossidi metallici come efficienti fotoelettrocatalizzatori

La scissione fotoelettrochimica dell’acqua offre un approccio ecologico per la produzione di idrogeno, ma la sua efficienza è limitata dalla mancanza di materiali per fotoelettrodi adatti alle reazioni di ossidazione e riduzione idrica. Gli ossidi metallici dimostrano un’eccezionale stabilità negli elettroliti acquosi, ma quelli con bande proibite ottimizzate per la luce visibile presentano generalmente configurazioni a guscio aperto D e soffrono di basse efficienze di fotoconversione. Il progetto DREAM, finanziato dall’UE, si propone di migliorare la comprensione dei processi di fotogenerazione nei fotoelettrodi di ossidi metallici e il loro effetto sull’efficienza di fotoconversione, combinando la crescita di pellicole sottili di alta qualità con una nuova caratterizzazione, con risoluzione in temperatura, dello spettro di rendimento della fotogenerazione. Sulla base di questi risultati, verranno sviluppati nuovi fotoelettrodi di ossido metallico con un rendimento di fotogenerazione prossimo all’unità e integrati in nuove architetture di dispositivi.

Obiettivo

Photoelectrochemical (PEC) water splitting is an attractive route for green hydrogen production. Despite nearly half a century of research efforts, no material has successfully met the stringent requirements for a photoelectrode material, the light harvesting semiconductor within the PEC cell. Metal-oxides are widely viewed as the most promising photoelectrode materials for their exceptional stability in aqueous electrolytes, but those with suitable band gaps for visible light absorption typically have open d shell configurations, and suffer from low photoconversion efficiencies. I hypothesize that the underperformance of such materials is related to their electronic configuration which reduces the photogeneration yield of mobile charge carriers, an overlooked yet critical loss mechanism in metal-oxides. Thus, unlike conventional semiconductors where all absorbed photons generate electrons and holes, in metal-oxides with open d shell configuration, many of the photons give rise to localized electronic transitions that do not contribute to the photocurrent. In addition, polaronic transport and charge carrier recombination reduce the charge carrier collection efficiency. DREAM will address these challenges and provide a leap forward in understanding the photogeneration processes in metal-oxide photoelectrodes and their effect on photoconversion efficiency. To achieve these goals, we will couple systematic control of crystallographic structure, d orbital occupancy, and local cation environment using heteroepitaxial thin film growth together with wavelength and temperature-resolved characterization of the photogeneration yield spectrum. The knowledge gained by these fundamental investigations will lead to new design rules, which we will employ to engineer new metal-oxides with near unity photogeneration yield, and integrate them into novel device architectures, enabling highly efficient PEC-PV tandem cells for unassisted solar water splitting.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: Il Vocabolario Scientifico Europeo.
La classificazione di questo progetto è stata convalidata dal team del progetto.

Parole chiave

Parole chiave del progetto, indicate dal coordinatore del progetto. Da non confondere con la tassonomia EuroSciVoc (campo scientifico).

Programma(i)

Programmi di finanziamento pluriennali che definiscono le priorità dell’UE in materia di ricerca e innovazione.

Argomento(i)

Gli inviti a presentare proposte sono suddivisi per argomenti. Un argomento definisce un’area o un tema specifico per il quale i candidati possono presentare proposte. La descrizione di un argomento comprende il suo ambito specifico e l’impatto previsto del progetto finanziato.

Meccanismo di finanziamento

Meccanismo di finanziamento (o «Tipo di azione») all’interno di un programma con caratteristiche comuni. Specifica: l’ambito di ciò che viene finanziato; il tasso di rimborso; i criteri di valutazione specifici per qualificarsi per il finanziamento; l’uso di forme semplificate di costi come gli importi forfettari.

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito di questo schema di finanziamento

Invito a presentare proposte

Procedura per invitare i candidati a presentare proposte di progetti, con l’obiettivo di ricevere finanziamenti dall’UE.

(si apre in una nuova finestra) ERC-2021-STG

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito del bando

Istituzione ospitante

BEN-GURION UNIVERSITY OF THE NEGEV
Contributo netto dell'UE

Contributo finanziario netto dell’UE. La somma di denaro che il partecipante riceve, decurtata dal contributo dell’UE alla terza parte collegata. Tiene conto della distribuzione del contributo finanziario dell’UE tra i beneficiari diretti del progetto e altri tipi di partecipanti, come i partecipanti terzi.

€ 2 000 000,00
Costo totale

I costi totali sostenuti dall’organizzazione per partecipare al progetto, compresi i costi diretti e indiretti. Questo importo è un sottoinsieme del bilancio complessivo del progetto.

€ 2 000 000,00

Beneficiari (1)

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