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

Descrizione del progetto

Superare il collo di bottiglia dei materiali per realizzare celle solari tandem di lunga durata

I pannelli solari standard al silicio si stanno rapidamente avvicinando ai limiti fisici di efficienza. Questo limite spinge la scienza a sviluppare celle solari tandem che sovrappongono uno strato di perovskite al silicio per catturare più luce solare. Tuttavia, questa tecnologia è minacciata da un ostacolo importante: lo strato interno particolarmente instabile, responsabile del trasporto degli elettroni. Questo strato, realizzato con molecole di fullerene (a base di carbonio), tende a degradarsi a causa dell’ossigeno e blocca la luce che dovrebbe essere convertita in elettricità, compromettendo le prestazioni del pannello. Il progetto NEXT-ETM, sostenuto dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, si propone di riprogettare questo strato usando un approccio su due fronti. In primo luogo, i ricercatori lavoreranno per proteggere lo strato di carbonio esistente sviluppando rivestimenti protettivi a base di ossido per lo strato di fullerene. Quindi, il progetto studierà materiali sostitutivi robusti e ultratrasparenti.

Obiettivo

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.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

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

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Coordinatore

LUDWIG-MAXIMILIANS-UNIVERSITAET MUENCHEN
Contributo netto dell'UE
€ 217 965,12
Indirizzo
GESCHWISTER SCHOLL PLATZ 1
80539 Planegg
Germania
Regione
Bayern Oberbayern München, Kreisfreie Stadt
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato