Description du projet
De nouveaux modèles de concentrateurs pour mieux concentrer la lumière sur les cellules solaires
Le soleil est une source d’énergie propre et inépuisable, qui peut apporter une réponse durable aux besoins énergétiques futurs. Cependant, la forte diffusion de la lumière solaire empêche la conversion à grande échelle d’une énergie à haut rendement et à faible coût. Le projet FOCUS, financé par l’UE, propose une conception radicalement différente des concentrateurs solaires luminescents (dispositifs qui concentrent le rayonnement), où les guides d’ondes sont remplacés par des lentilles nanophotoniques. Des matériaux appropriés en couches minces qui concentrent la lumière seront étudiés pour créer des faisceaux collimatés, monochromatiques et de haute intensité qui profiteront aux applications photovoltaïques et de photocatalyse.
Objectif
There is an urgent need to use solar energy to produce electricity, fuels and chemicals. However, the highly diffuse nature of sunlight in angle, wavelength and space complicate its high-efficiency, low-cost and scalable conversion. FOCUS will develop thin-films that concentrate sunlight in these three aspects, creating collimated, monochromatic, high-intensity beams that can provide advantages for photovoltaics and photocatalysis. The underlying concept is a radically different design for a luminescent solar concentrator (LSC). Conventional LSCs use an emitter-doped plastic or glass sheet as a waveguide, concentrating direct and diffuse sunlight via total internal reflection of fluorescence. The losses associated with reabsorption, emission into the waveguide escape cone and Stokes shift have limited LSC efficiency to 7%. I will eliminate the waveguide completely and replace it with nanophotonic lenses, solving the longstanding problems with LSCs. The key challenges for successful implementation are addressed in three work packages. Nanophotonic design (WP1) will give FOCUS foils that absorb broadband sunlight from all angles, funnel the excitons to lower bandgap nanoscale emitters and concentrate the collimated fluorescence outside of the film. Material learning (WP2) and reciprocity-inspired photosynthesis will use the desired emission pattern to train a material to emit from self-optimized positions, leading to FOCUS foils that learn the desired optical output. Ultrafast 3D nanoprinter (WP3) development will lead to a microscope that synthesizes emitters directly within a solid-state host, tracks their performance (quantum yield, angular emission pattern) in real-time and watches excited carriers relax into directionally emitting states. My track record in nanophotonic solar cells and directional emission combined with my network of leading collaborators put me in an excellent position to achieve these goals.
Champ scientifique (EuroSciVoc)
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN.
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- ingénierie et technologiegénie de l'environnementénergie et combustiblesénergie renouvelableénergie solaireénergie photovoltaïque
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Mots‑clés
Programme(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Régime de financement
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstitution d’accueil
3526 KV Utrecht
Pays-Bas