Descripción del proyecto
Un método versátil para explorar y descubrir materiales híbridos sostenibles para la conversión de la energía solar
Aunque se trata de una opción popular para las celdas fotovoltaicas, las perovskitas de haluro de plomo híbridas contienen plomo tóxico y carecen de estabilidad a largo plazo. Además, la falta de técnicas de deposición completamente versátiles que permitan el crecimiento de estas películas híbridas de forma reproducible y controlable ha obstaculizado la exploración plena de haluros híbridos estables y sin plomo. Se requiere un método revolucionario que permita descubrir nuevos materiales híbridos complejos y sostenibles. Por este motivo, el proyecto financiado con fondos europeos CREATE tiene por objetivo desarrollar un nuevo enfoque que permita la deposición al vacío capa a capa y estequiométrica de una amplia variedad de materiales orgánicos e inorgánicos, y su mezcla en cualquier relación predeterminada. El trabajo del proyecto conducirá al diseño de una nueva generación de películas híbridas, no tóxicas y estables, lo que abrirá la puerta a nuevas posibilidades en la conversión de la energía solar.
Objetivo
With an unprecedented rise in solar cell efficiencies and ease of fabrication, hybrid lead halide perovskites (PbHP) have gained worldwide popularity. However, these materials still rely on the use of toxic Pb and lack of long-term stability. Moreover, distracted by a race for higher conversion efficiencies, the development of in-vacuum deposition techniques to reproducibly and controllably grow these hybrid films has been highly overlooked. This is now the main hurdle for the full exploration of Pb-free and stable hybrid halides, which might not be as defect tolerant or easily produced by solution process as PbHP. Therefore, a revolutionary method allowing the discovery of new sustainable complex hybrid materials is now, more than ever, of paramount importance. Here I describe a completely new approach that allows stoichiometric and layer-by-layer in-vacuum deposition of wide families of organic-inorganic materials, and their mixture in any pre-determined ratio. To overcome the specific challenges of hybrid film growth (incompatible volatility and solubility) I propose Pulsed Dual-Laser Deposition (PDLD) to decouple the deposition of the inorganic and organic sources with two distinct laser sources, a high energy (UV) and a low energy (IR), all in one vacuum system. Only this decoupling will allow the control and versatility to bridge the hybrid materials discovery gap and to tackle open scientific questions regarding the interplay between the organic and inorganic components, defect nature and their influence on optical properties, carrier scattering and recombination phenomena. Combining these fundamental insights with controlled growth, will enable the design of a new generation of stable and non-toxic hybrid films. My extensive experience in in-vacuum materials synthesis for solar cells, supported by the unique PLD expertise at the host institution will enable a leap in the discovery and understanding of hybrid materials for solar energy conversion and beyond.
Ámbito científico
Programa(s)
Régimen de financiación
ERC-STG - Starting GrantInstitución de acogida
7522 NB Enschede
Países Bajos