Description du projet
La prochaine étape des technologies photovoltaïques pour l’hydrogène solaire
Les technologies photovoltaïques conventionnelles, bien qu’efficaces pour exploiter l’énergie solaire, souffrent d’une efficacité limitée dans la conversion de la lumière du soleil en électricité, tout en manquant de capacité de stockage. Financé par le Conseil européen de la recherche, le projet X-STREAM entend révolutionner le déploiement de l’énergie durable grâce à des systèmes photovoltaïques innovants capables de stocker l’énergie par couplage avec l’électrochimie. Ses travaux de recherche concevront une technologie permettant d’augmenter considérablement l’efficacité des cellules solaires nanostructurées en convertissant une plus large gamme de lumière solaire en électricité. En outre, il utilisera des cellules de flux électrochimiques pour alimenter l’électrolyse de l’eau et synthétiser le carburant hydrogène, soutenant ainsi une économie de l’hydrogène respectueuse de l’environnement. À terme, X-STREAM vise un déploiement industriel avec des prototypes personnalisables.
Objectif
X-STREAM will sprout a new era of sustainable power sources based in photovoltaic (PV) systems which are not bounded by fundamental limits that hamper the efficiency of conventional solar cells, and endowed with energy storage via a synergetic coupling with electrochemistry (EC). This will be achieved via an unprecedented energy-package integrating two disruptive advances:
1) Light management via quantum structuring amplified by photonic trapping, to create 3-band PV – a new trend that will be launched, realized with wide-bandgap nanostructured solar cells capable of pronouncedly converting photon energies below their bandgap, thus exploiting the broad solar spectral range. This will allow, for the first time, to increase the efficiency of single-junction PV towards a 50% theoretical maximum, which is close to the limiting efficiency of triple-junction cells but here is attained with a single-junction.
2) Smart combination between PV cells and EC flow cells, in compact PV-EC devices that deliver the energy in hydrogen (H2) fuel synthesized from water splitting, enabling close to 30% solar-to-H2 efficiency with high operation stability, by capitalizing on: a) high voltage per junction of the 3-band PV technology, which is favourable to drive the EC reactions; b) thermal coupling between PV and EC in single devices, which naturally provides heat management of both systems.
The targeted fuel is a highly convenient energy vector in view of the present European urgency for a resilient, competitive and environment-friendly H2 economy. All the project developments will be attractive for industrial deployment, since mostly Earth-abundant materials and scalable processes are applied, so that the PV-EC prototypes can be easily customized and scaled for different uses.
The expertise of the PI team and his network of collaborators in nanotechnology, multi-band PV, photonics for light-trapping and solar fuels via PV-EC, places him in the best position to realize X-STREAM 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. Voir: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Mots‑clés
Programme(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Appel à propositions
(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2023-COG
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HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstitution d’accueil
1099 085 Lisboa
Portugal