Opis projektu
Przełom w zakresie geometrii i materiałów może przyspieszyć rozwój ogniw słonecznych trzeciej generacji
Ogniwa słoneczne trzeciej generacji mają na celu poprawę wydajności i obniżenie kosztów produkcji w porównaniu ze swoimi poprzednikami, dzięki czemu energia słoneczna stanie się bardziej dostępna i konkurencyjna w stosunku do tradycyjnych źródeł energii. Finansowany przez ERBN projekt SOLACYLIN przyczyni się do lepszego zrozumienia systemów fotowoltaicznych trzeciej generacji poprzez tworzenie stosowych materiałów o dobrze zdefiniowanej, dostrajalnej, nanocylindrycznej geometrii. Do stworzenia tych stosów naukowcy wykorzystają uporządkowane porowate tlenki anodowe i osadzanie warstw atomowych. Zbadane zostaną też nowe schematy reakcji powierzchniowych dla materiałów funkcjonalnych o dostosowanych właściwościach fizycznych i chemicznych. Docelowo naukowcy zoptymalizują jakość interfejsu i ocenią wydajność elektryczną i fotowoltaiczną złączy p-i-n. Analizując sposób, w jaki parametry fotowoltaiczne zależą od grubości poszczególnych warstw i długości cylindra, można lepiej zrozumieć ograniczenia wydajności i zasugerować ulepszenia w technologii ogniw słonecznych.
Cel
The ERC Consolidator Grant project SOLACYLIN aims at providing experimental insight into the function of 'third-generation' photovoltaic systems by generating materials stacks structured in a well-defined, accurately tunable, nanocylindrical geometry.
To this goal, we will develop and exploit advanced preparative methods based on two fundamental ingredients: (a) ordered 'anodic' porous oxides and (b) atomic layer deposition (ALD). The former solids will be generated as templates providing ordered arrays of straight, cyclindrical pores, the diameter and length of which can be varied between 20 nm and 300 nm and between 0.5 microns and 50 microns, respectively. The latter method will be used to coat the inner pore walls with one or several layers of the photovoltaic stack, each with a thickness set to values chosen between 1 nm and 30 nm.
We will invent and characterize novel surface reaction schemes for the deposition in ALD mode (from the gas phase and from solutions) of functional materials (doped semiconductors and intrinsic light absorbers) with tailored chemical and physical properties. We will investigate the experimental conditions in which they can be combined in a way that optimizes the quality of their interfaces.
Finally, we will quantify the electrical and photovoltaic performance of p-i-n junctions prepared with our methods. We will have the unique capability of describing in a systematic, accurate manner how the experimental photovoltaic parameters depend on the individual thicknesses of the individual layers and on the length of the cylinders. This direct experimental handle on the amount of light absorbed, on the one hand, and the charge carrier transport distances to the electrical contacts, on the other hand, will be correlated with the relevant material parameters (absorption coefficients, carrier mobilities). This information will unveil the phenomena limiting the efficiency of each type of solar cell, and suggest avenues to remedy them.
Dziedzina nauki
- engineering and technologymaterials engineeringcoating and films
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringsensors
- natural sciencesphysical scienceselectromagnetism and electronicssemiconductivity
- natural sciencesmathematicspure mathematicsgeometry
- engineering and technologyenvironmental engineeringenergy and fuelsrenewable energysolar energyphotovoltaic
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-COG - Consolidator GrantInstytucja przyjmująca
91054 Erlangen
Niemcy