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Nanoscale Phovoltaics Laboratory On a Tip

Description du projet

Des solutions nanométriques pour les cellules solaires de nouvelle génération

Les cellules solaires à pérovskite d’halogénure métallique (MHP pour «metal halide perovskite») promettent des solutions énergétiques moins chères et plus efficaces que la technologie traditionnelle à base de silicium. Elles présentent toutefois des pertes d’énergie, un fonctionnement instable et un vieillissement prématuré, ce qui constitue un frein à leur adoption généralisée. Ces problèmes sont dus à des structures complexes à l’échelle nanométrique et microscopique au sein des matériaux MHP, ce qui affecte leurs performances globales et leur stabilité. Pour relever ces défis, le projet NanoPLOT, financé par le CER, lance une plateforme de microscopie avancée. NanoPLOT combinera la résolution latérale de la microscopie à force atomique (AFM pour «atomic force microscopy») avec la résolution temporelle et spectrale de la spectroscopie optique ultrarapide. Il sera dès lors possible de procéder à une analyse spatiale et temporelle sans précédent des matériaux MHP, et de comprendre les processus à l’échelle nanométrique ainsi que leur lien avec les propriétés macroscopiques. Ces connaissances contribueront à améliorer l’efficacité des cellules solaires MHP.

Objectif

Next generation solar cells based on metal halide perovskite (MHP) materials promise cheaper and more energy-efficient photovoltaic and optoelectronic devices compared to current silicon-based technologies. To further advance MHP technology, however, will require fundamental understanding of processes leading to energy losses, unstable operation conditions and premature aging. The macroscopic properties of optoelectronic MHP devices are the result of the complicated interplay between structure and function. Thus, the key to understanding MHP materials is to look at the many nano- and microscale structures, from sub-granular twin domains, over grain boundaries and interfaces to lateral variations in crystal orientations and facets. The aim of this project is to reveal fundamental nanoscale processes and explore the connections to the macroscopic properties of MHP materials. Therefore, we will develop NanoPLOT, an innovative microscopy platform combining the lateral resolution of state-of-the-art atomic force microscopy (AFM) with the high temporal and spectral resolution of ultrafast optical spectroscopy. NanoPLOT will not only allow spatially correlated mapping of, e.g. the local electron dynamics or photoemission spectra together with the nanoscale surface photovoltage, photocurrent or ion dynamics. The most exciting possibilities will come from entirely new imaging methods based on combinations of the available scanning probe and optical methods. Using the 2-10 nm wide AFM tip, we will address and excite individual nanostructures, enabling the characterization of optoelectronic properties at unprecedented spatial and temporal resolution. The new experimental capabilities will enable addressing some key challenges of MHP research, such as phase segregation and degradation effects, interface heterogeneity and strain effects, enabling a deeper understanding of loss mechanisms and intrinsic instabilities that will enable more efficient and stable MHP solar cells.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2023-COG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

UNIVERSITY OF STUTTGART
Contribution nette de l'UE
€ 2 976 479,00
Adresse
KEPLERSTRASSE 7
70174 Stuttgart
Allemagne
Région
Baden-Württemberg Stuttgart Stuttgart, Stadtkreis
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 2 976 479,00

Bénéficiaires (1)