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Sustainable Decentralised Storage: Integrated Perovskite Solar Cells-Zinc Quasi-Solid Batteries (PSC-ZB)

Description du projet

Un dépôt chimique en phase vapeur pour les batteries rechargeables photo-solaires

Les batteries solaires rechargeables intégrées constituent une solution de secours pour les régions isolées. En combinant des cellules solaires pérovskites à haut rendement avec des batteries au zinc sûres, rentables et respectueuses de l’environnement, elles apportent une alternative aux batteries lithium-ion traditionnelles. Des problèmes tels que l’inefficacité des cathodes et une durée de vie limitée doivent toutefois encore être résolus. Soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet PSC-ZB va développer des batteries photo-solaires chimiques compactes et sans plomb à l’aide d’un procédé de dépôt chimique en phase vapeur assisté (iCVD). Cette conception comprend une unité auto-alimentée qui permet le stockage immédiat de l’énergie solaire sous forme électrochimique. Le projet entend atteindre un rendement supérieur à 12 % et améliorer la stabilité en augmentant le nombre de sites actifs et en optimisant les performances de l’anode, afin de faire progresser la conversion directe de l’énergie solaire en énergie électrochimique dans un système simple à deux électrodes.

Objectif

Self-powered integrated solar rechargeable batteries are becoming a safe and practical solution for power backup in remote areas, disaster zones and inconsistent sunlight regions. The high indoor energy conversion efficiency perovskite solar cells (PSCs) and non-explosive quasi-solid zinc batteries (ZBs) are promising options for next generation energy conversion and storage devices. Novel ZBs offer high-energy, leak-proof safety, cost-effectiveness, and environmental friendliness, making them superior to the explosive Li-ion batteries (LiBs). Solar rechargeable ZBs (PSC-ZB) can effectively generate and store solar energy in a two-electrode battery, simplifying the design and minimising external energy loss. However, several major challenges hinder the mass adoption of PSC-ZB: (i) low efficient common photoactive cathode, and (ii) destabilisation and short cycle life caused by side reactions on Zn anode. Firstly, the proposal involves a initiated chemical vapor deposition (iCVD) process to develop compact, fully lead-closed PSC-ZB with a cathode via bifunctional heterojunction concept (BCH). This design incorporates a safe-by-design self-power supply unit that enables immediate storage of solar-to-electrochemical energy. The MXene-encapsulated cathode, developed using the Stöber method, and the dendrite-free anode, improved with Na+ electrolyte additives and protective coatings can significantly enhance the cycling stability and energy efficiency of PSC-ZBs. The main goal of PSC-ZB is to boost efficiency (>12%) and stability by increasing active sites, shortening diffusion pathways, and enhancing anode plating and stripping cycles. Achieving PSC-ZB goals would advance state-of-the-art direct solar-to-electrochemical batteries in a simple two-electrode format, crucial for meeting EU environmental targets for a cost-effective and eco-friendly energy system. This fellowship offers an excellent opportunity to achieve long-term career goals and expand my knowledge.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

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

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Coordinateur

CHRISTIAN-ALBRECHTS-UNIVERSITAET ZU KIEL
Contribution nette de l'UE
€ 217 965,12
Adresse
OLSHAUSENSTRASSE 40
24118 Kiel
Allemagne
Région
Schleswig-Holstein Schleswig-Holstein Kiel, Kreisfreie Stadt
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
Aucune donnée

Partenaires (1)