Opis projektu
Odkrywanie wpływu defektów punktowych na wydajność metalowych perowskitów halogenkowych
Metalowe perowskity halogenkowe posiadają wyjątkowe cechy, dzięki którym doskonale sprawdzają się w ogniwach słonecznych. Badania naukowe tego materiału pozwoliły dość szybko zwiększyć o 25 % wydajność konwersji światła na energię elektryczną. Taką samą wydajność posiadają najnowocześniejsze silikonowe ogniwa słoneczne. Pomimo tak wyjątkowych właściwości, materiał ten posiada defekty punktowe, które wywierają negatywny wpływ na jego wydajność. Zadaniem finansowanego ze środków UE projektu OptEIon będzie zbadanie tych jak dotąd słabo poznanych defektów. Badacze przyjrzą się krótkotrwałej odpowiedzi urządzeń zawierających różne materiały perowskitowe i na tej podstawie zmierzą miejsce defektu oraz jego ewolucję w czasie. Ustalą również jakie czynniki przyczyniają się do strat rekombinacyjnych w ogniwach słonecznych. Oczekuje się, że wyniki projektu pomogą w projektowaniu bardziej wydajnych i stabilnych ogniw słonecznych oraz urządzeń optoelektronicznych.
Cel
Defects in semiconductor materials commonly deteriorate the performance of optoelectronic devices such as solar cells and light-emitting diodes. In the recently emerged and highly successful hybrid metal halide perovskite, some lattice defects are even mobile leading to mixed ionic-electronic conductivity. This and other outstanding properties (tunable bandgap, lower dimensional embodiments, solution processability) make the perovskite a very interesting material for research and application. At the same time, it suffers from various degradation processes, linked to these poorly understood ionic defects. The major questions are: Where and what are these defects? How are they formed and how can we control their movement?
OptEIon will provide answers to these questions.
Based on my expertise in the device physics and experience in perovskites I will proceed as follows: First, I will characterize the transient response of devices with different perovskite materials, different stoichiometry, partial pressure of constituents, temperature, etc. to find clear evidence for the nature of the mobile defects and their diffusion constant. Second, I will employ nano-scale characterization on cross sections of working devices to measure location and time evolution of defects causing recombination losses in solar cells. In addition to established measurement techniques, I will use tip-enhanced (near field) spectroscopic techniques, which can provide super-resolution imaging. Third, I will apply device simulation to examine the measurement results. I will furthermore evaluate how machine learning in combination with our physical model could be implemented to help analyse device data. Fourth, I will exploit the results by fabricating demonstrator memristor arrays that can be controlled by light.
The outcome will be more efficient and stable solar cells and novel optoelectronic devices such as memristors, which are supposed to herald a new era of neuromorphic computing.
Dziedzina nauki
- natural sciencesphysical scienceselectromagnetism and electronicsoptoelectronics
- natural sciencesphysical sciencesopticsmicroscopysuper resolution microscopy
- natural sciencesphysical scienceselectromagnetism and electronicssemiconductivity
- natural sciencescomputer and information sciencesartificial intelligencemachine learning
Słowa kluczowe
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-STG - Starting GrantInstytucja przyjmująca
8401 Winterthur
Szwajcaria