Projektbeschreibung
Ein fortschrittliches System, das die natürliche Umwandlung von Sonnenenergie zu chemischer Energie nachahmen kann
Das EU-finanzierte Projekt FreeHydroCells beabsichtigt die Entwicklung eines neuen photoelektrochemischen Systems, das Sonnenenergie effizient in chemische Energie umwandeln kann. Das geplante System wird sich die Fähigkeit von Blättern zur Aufnahme von Sonnenenergie zum Vorbild nehmen. Zur Nachahmung dieser natürlichen Fähigkeit werden dabei nanometerdicke Halbleitermaterialien als vergrabene pn-Übergänge in Stapeln angeordnet. Bei Eintauchen in Wasser oder Einwirkung von Sonnenlicht können diese Übergänge Wasser photoelektrochemisch spalten. Der so produzierte Wasserstoff speichert die Sonnenenergie dann in chemischer Form. FreeHydroCells wird sich Fortschritte auf Gebieten wie der Dünnschichttechnik zunutze machen, um die Umwandlung von Sonnenenergie zu chemischer Energie effizienter zu gestalten. Die kostenwirksame Synthetisierung neuer Materialien soll mithilfe von Atomlagenabscheidung und chemischer Dampfphasenabscheidung sichergestellt werden.
Ziel
The FreeHydroCells project aims to create a new photoelectrochemical system capable of clean, efficient solar-to-chemical energy conversion, with hydrogen gas storing the chemical energy. The system would mimic the solar-energy absorption potential of a leaf by arraying cascades of nanometre thick semiconducting materials as buried pn-junctions that, when submerged in water and exposed to sunlight, are capable of freestanding photoelectrochemical water splitting. A number of technological challenges restrict the cost-effective efficiency of clean, green, solar-to-chemical hydrogen, state-of-the-art systems, making it commercially unattractive, and severely limiting hydrogens role in decarbonisation. However, the FreeHydroCells project proposes to leverage a number of advancements in thin film materials, devices, and processes to make similar breakthroughs in photoelectrochemical band-engineering for interconnected bands, defect minimisation, thin film thickness uniformity continuity to minimise drift-dominated transit times, carrier doping for high conductivity, carrier type selectivity and, importantly, preventing significant recombination of light-generated carriers by ensuring drift transport under multiple in-built electric fields. These breakthroughs would transform the transfer efficiency of solar-to-chemical energy via the carefully aligned redox potential and propel the photoelectrochemical water splitting reactions to morph solar energy into hydrogen bonds. The new materials system could be cost-effectively realised through modified delivery techniques of atomic layer deposition and chemical vapour deposition in manufacturing-compatible, large-area capable, equipment that is now common in commercial chip and solar cell processing technologies. FreeHydroCells multidisciplinary expertise is key to making this substantial science-to-technology leap: to verify a paradigm proof-of-concept for a self-driven system suitable for up-scaling and commercialisation.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-CL5-2021-D3-03
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