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Beyond Fullerenes: Next-Generation Electron-Materials in Perovskite Tandem Solar Cells

Description du projet

Lever le verrou matériel pour fabriquer des cellules solaires tandem durables

Les panneaux solaires standard en silicium approchent rapidement de leurs limites physiques en matière de rendement. Cela pousse les scientifiques à développer des cellules solaires tandem dans lesquelles un matériau à base de pérovskite est superposé au silicium afin de capter davantage de lumière solaire. Cependant, un obstacle majeur menace cette technologie: la couche interne chargée du transport des électrons est extrêmement instable. Constituée de molécules de fullerène à base de carbone, elle est vulnérable à la dégradation induite par l’oxygène et bloque une partie de la lumière qui devrait être convertie en électricité, ce qui réduit les performances du panneau. Soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet NEXT-ETM vise à repenser cette couche selon une double approche. Dans un premier temps, les chercheurs chercheront à protéger la couche de carbone existante en développant des revêtements protecteurs à base d’oxydes. Le projet développera d’abord des revêtements protecteurs à base d’oxydes pour la couche de fullerène existante, tout en étudiant des matériaux de remplacement robustes et ultratransparents.

Objectif

Perovskite tandem solar cells represent the most promising path to surpass the efficiency limits of conventional silicon photovoltaics. However, their progress is critically hampered by the incumbent electron transport layer (ETL), C60, which suffers from two intrinsic flaws: parasitic absorption of incident light, and chemical instability in the presence of oxygen, which together cap the maximum achievable efficiency and operational lifetime. This project, NEXT-ETM, will overcome this C60 bottleneck through a systematic, dual-pronged approach. Initially, the project will investigate novel encapsulation strategies using metal oxides and polyoxometalates to stabilize the C60 layer and mitigate its degradation. Should this prove insufficient for long-term stability, we will enact a paradigm shift by developing and integrating entirely new, C60-free ETLs. These will be drawn from two innovative material classes: (1) highly transparent inorganic materials (e.g. modified SnO2, POMs), and (2) custom-synthesized organic non-fullerene acceptors (e.g. PDI/NDI derivatives) specifically engineered for optical transparency and chemical robustness. The ultimate goal is to deliver a monolithic tandem solar cell with a certified power conversion efficiency exceeding 36% and a significantly enhanced operational lifetime compared to current fullerene-based devices. By solving this critical material challenge, NEXT-ETM will unlock the full potential of tandem technology and contribute to its commercial viability, reinforcing Europe's leadership in renewable energy.

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-2025-PF

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Coordinateur

LUDWIG-MAXIMILIANS-UNIVERSITAET MUENCHEN
Contribution nette de l'UE
€ 217 965,12
Adresse
GESCHWISTER SCHOLL PLATZ 1
80539 Planegg
Allemagne
Région
Bayern Oberbayern München, Kreisfreie Stadt
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
Aucune donnée