Projektbeschreibung
Zukünftige Solarzellenwirkungsgrade mit niedrigdimensionalen Werkstoffen steigern
Eindimensionale Halbleiter sind vielversprechende, für Solarzellen geeignete Absorbermaterialien, da sie bei korrekter Ausrichtung in sehr dünnen Schichten ausgezeichnete elektrische Eigenschaften aufweisen. Das EU-finanzierte Projekt SENSATE wird eine breite Palette eindimensionaler Halbleiter mit großer Bandlücke entwickeln, darunter Chalkogenid-, Halogenid- und gemischte Chalkogenid-/Halogenid-Verbindungen. Es ist davon auszugehen, dass die Werkstoffe in ihren optischen Eigenschaften abstimmbar zu verändern sein werden und eine optische Transparenz von über 50 % gesichert ist. Mit ihrem Einsatz wird außerdem der Gesamtwirkungsgrad der Solarzellen verbessert. Es sollen Wirkungsgrade von mehr als 20 % erreicht werden. Im Erfolgsfall wird SENSATE einen noch nie dagewesenen Einfluss auf unsere Wahrnehmung der Energiegewinnung mit Solarzellen haben. Derzeit als Randgebiete geltende Anwendungen wie zum Beispiel (halb-)transparente und farbige Bauelemente für gebäudeintegrierte Photovoltaik und Elektronik werden Aufwind bekommen.
Ziel
SENSATE proposes ground breaking ideas and concepts combining very innovative low dimensional thin film materials and highly asymmetric selective contacts with dipoles, for the development of non-intrusive and universal solar energy harvester. Materials, processes and devices design innovations will be combined in a straightforward manner, in order to develop next generation of cost-efficient and highly-stable/optically-tuneable photovoltaic (PV) devices.
For achieving this, SENSATE proposes exploiting for the first time the full optical and electrical potential of one-dimensional (1D) thin film wide bandgap materials, including chalcogenide, halide and mixed chalcogenide/halide compounds. The use of 1D semiconductors as PV absorbers will represent a breakthrough thanks to their unique capability to exhibit excellent electrical properties in very thin layers when correctly oriented, keeping at the same time tuneable optical properties to ensure good transparency (AT > 50%), and very competitive efficiencies (>20%). A wide range of wide bandgap 1D semiconductors will be developed (Eg between 1.50-2.70 eV), including strategies for their 1D texturing using annealing at high pressure and under magnetic fields.
This will be combined with disruptive selective asymmetric contacts based on electron and hole transport metal oxide layers, enhanced with superficial organic and inorganic dipoles, to develop a ubiquitous solar harvester with customized transparency/efficiency. If succeed, SENSATE will have an unprecedented impact in our perception of PV energy, opening the possibility to applications that nowadays are considered marginal. Transparent, semi-transparent and coloured devices for advanced BIPV applications and electronics, as well as top cells for very high efficiency and low cost tandem/multi-junction devices will benefit from this technology, setting the basis required for a massive PV implementation and contributing to change our energy consumption model.
Wissenschaftliches Gebiet
- engineering and technologyenvironmental engineeringenergy and fuelsrenewable energysolar energy
- natural scienceschemical sciencesinorganic chemistryinorganic compounds
- engineering and technologymaterials engineeringcoating and films
- natural sciencesphysical scienceselectromagnetism and electronicssemiconductivity
- engineering and technologycivil engineeringarchitecture engineeringsustainable architecturesustainable building
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-COG - Consolidator GrantGastgebende Einrichtung
08034 Barcelona
Spanien