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Revolutionizing Indoor Energy: The Emergence of Low-Cost Eco-Friendly, High-Efficiency Kesterite Solar Cells

Descrizione del progetto

Una brillante soluzione per il fotovoltaico indoor

Le tecnologie fotovoltaiche commerciali ed emergenti faticano a soddisfare le esigenze delle applicazioni per spazi interni a causa di problemi in termini di costi, tossicità e stabilità, una limitazione che impedisce l’implementazione diffusa di celle fotovoltaiche indoor, essenziali per alimentare sensori, attuatori e dispositivi di comunicazione distribuiti nell’Internet delle cose (IoT). Nonostante i recenti progressi compiuti in tal ambito, i materiali a base di kesterite, che offrono elementi presenti in abbondanza, atossici e dotati di un’eccellente stabilità, devono affrontare sfide per quanto concerne la mancata corrispondenza spettrale con l’illuminazione degli spazi interni. Con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto LEKPV combina simulazioni avanzate con processi ecologici e design innovativi al fine di raggiungere un’efficienza del 25%, aprendo la strada a celle solari indoor accessibili, sicure a livello biologico e durevoli. Questa iniziativa risponde alle urgenti esigenze energetiche del giorno d’oggi, fornendo un modello di riferimento per le nuove tecnologie fotovoltaiche.

Obiettivo

Indoor Indoor photovoltaic (IPV) cells have the potential to power distributed and remote sensors, actuators, and communication devices enabling the widespread implementation of Internet of Things. Commercial (CIGS, CdTe) and emerging (Perovskite, organic solar cells) photovoltaic technologies face several challenges for indoor applications including cost, toxicity, and stability. In contrast, kesterite materials are composed of earth-abundant, non-toxic elements and show excellent stability. This technology has recently achieved efficiencies of 14.9% under AM1.5G demonstrating its high efficiency potential. However, its current deployment for IPV is limited by low efficiency due to the spectral mismatch with the indoor spectrum, consequence of its low bandgap (1.1 eV).
This proposal aims to develop efficient kesterite solar cells with a higher bandgap tailored for IPV applications. This project will combine advanced numerical simulations with an eco-friendly DMSO process and innovative precursor ink design, novel thermal annealing, and tailored electron selective contacts which will lead to significant improvements in the device performance. The main objectives include: 1) To develop an advanced numerical model for kesterite solar cells, laying the theoretical foundation for device architecture design; 2) To design a compositionally flexible precursor ink that leads to sustainable and cost-efficient kesterite absorbers with flexible Eg (from 1.4 to 1.7 eV); 3) To synthesize high-quality kesterite films with using high-pressure thermal annealing; and 4) To deposit band-aligned electron selective contact materials for the various Eg kesterite.
The project will lead to an impressive 25% efficiency for indoor kesterite solar cells and demonstrate efficient mini-modules. These original ideas will set the stage for affordable, bio-safe, and durable indoor solar cells. It also provides a technical approach for the comprehensive design of other emerging PV technologies.

Coordinatore

UNIVERSITAT POLITECNICA DE CATALUNYA
Contribution nette de l'UE
€ 165 312,96
Indirizzo
CALLE JORDI GIRONA 31
08034 Barcelona
Spagna

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Regione
Este Cataluña Barcelona
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato