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Chalcogenide Perovskites for Efficient, Stable, and non-toxic Solar Cells

Projektbeschreibung

Die Wärmebarriere zur Förderung der Solarzellentechnologie durchbrechen

Durch die globale Erwärmung, steigende Emissionen und den Bedarf an nachhaltigen Energielösungen ist die Entwicklung von Batterien mit hoher Energiedichte zu einem entscheidenden Faktor geworden. Die derzeit in Elektrofahrzeugen eingesetzten Lithium-Ionen-Batterien (Li-Ion-Batterien) reichen nicht aus, um die für den vollständigen Ersatz von Verbrennungsmotoren erforderliche große Reichweite zu erzielen. Im Rahmen des über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen unterstützten Projekts SALSA werden Lithium-Schwefel-Batterien (Li-S) entwickelt, die eine höhere Energiedichte aufweisen. Um Sicherheitsbedenken zu beseitigen, konzentriert sich das Projektteam auf Anoden auf Siliziumbasis und Schwefelkathoden und strebt eine Kapazität von 600 mAh/g und eine Nutzungsdauer von über 500 Zyklen an. Gemeinsame Anstrengungen von Forschungsteams in Irland, Tschechien und der Slowakei bringen die Entwicklung einer nachhaltigen Batterielösung für die Zukunft von Elektrofahrzeugen voran.

Ziel

Chalcogenide Perovskites (CPs) have an enormous potential for Photovoltaics (PV). They have a high absorption coefficient and direct, tunable bandgap range of 1.45 - 2.2eV complementing Si solar cells. Moreover, CPs are composed of earth-abundant and nontoxic elements and have high thermal stability when exposed to air and humidity. However, no working CP-based solar cells have been reported due to their very high synthesis temperatures in a sulfur-reach environment. Realizing the potential of efficient and nontoxic CP-based solar cells currently faces two main challenges: the high synthesis temperature and the lack of control over doping. The overall goal of my project is to make CPs into photovoltaic absorbers by developing synthetic routes that provide highly crystalline thin films below temperatures of 500 C and controlling their doping levels.
To address these two missions, I will use a one-of-a-kind suite of thin-film deposition systems at my host institution (DTU Denmark). The system is dedicated to high throughput synthesis of sulfides with air-free transfer between three film processing tools. I will use combinatorial methods to systematically study the effect of changing elemental composition, chemical potentials, and process parameters on the crystallization temperature. After depositing high-quality thin film at lower temperatures, I will use the unique possibilities to control the charge carriers concentration in the CPs thin films at the host lab by incorporating various extrinsic dopants.
The wide use of combinatorial synthesis and high throughput characterization in this research will bring substantial, high-quality data for machine learning (ML) and deep learning (DL) purposes. Depositing CPs on TCOs can pave the way for a new kind of stable and nontoxic solar cells with moderate production costs.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2023-PF-01

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Koordinator

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET
Netto-EU-Beitrag
€ 230 774,40
Adresse
ANKER ENGELUNDS VEJ 101
2800 Kongens Lyngby
Dänemark
Region
Danmark Hovedstaden Københavns omegn
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
Keine Daten