Screening and Structure-Based Design of Hybrid Perovskites
- Reference number
- FID15-0023
- Start and end dates
- 170201-210930
- Amount granted
- 2 500 000 SEK
- Administrative organization
- RISE Yta, process och formulering, Södertälje
- Research area
- Materials Science and Technology
Summary
The project goal is development of new more efficient Organic Inorganic Hybrid Perovskites (OIHPs) utilizing in silico screening, Structure Based Design (SBD), unique automated robot-based screening and synthesis. """""" Main objectives:""""""""""""" •in silico screening and theoretical calculations at various levels of theory for further understanding of the physical properties and rational in silico design to derive a work plan for the screening. •Experimental screening of synthetic routes by both manual and automated procedures. •Experimental determination of fundamental physical properties. •Structure-property relationships to fine-tune and tailor the physical properties via SBD. •Solar cell testing of selected OIHPs. General workplan: The proposed project is will run over a 4 year period with activities both at SPPD, KTH and Dyenamo AB. •Year 1: In silico screening, theoretical calculations, screening design, initial experimental work and characterisation. •Year 2-3: Experimental screening, characterisation and structure based design. •Year 4: Solar cell testing and further structure-based design and characterisation Expected results:" • New efficient OIHP candidates, including non-lead containing alternatives. • Library of synthetic approaches and reaction conditions. • Key physical properties, SBD relationships for OIHP fine tuning and solar cell testing." • 3-4 articles, PhD participation in scientific conferences/seminars and PhD thesis.
Popular science description
Den årliga energiförbrukningen förväntas fördubblas eller tredubblas fram till år 2050. Den grundläggande orsaken är att en större och större del av världens befolkning kommer att få en bättre levnadsstandard och att energiförbrukningen per person kommer att öka. Dock kan tillgång till billig energi bli en stor utmaning; kanske den största utmaningen för framtidens moderna samhälle. En ökning av efterfrågan på energi med 2-3 gånger kan initialt se genomförbart ut. I praktiken skulle det innebära att det byggs en ny 1 GW kärnreaktor per dag, varje dag under de kommande 30 till 40 åren. Följaktligen finns det ett stort behov av att få fram nya effektivare energikällor, samt reducera och effektivisera energiförbrukningen inom många områden. För att kunna uppnå detta behövs grundforskning och teknikutveckling inom ett flertal område, t.ex. materialvetenskap. Här kan så kallade hybridperovskiter spela en mycket viktig roll. Detta beror på deras exceptionella egenskaper och tillämpningar inom viktiga områden som t.ex. lysdioder och solceller. Dessa system är också mycket intressanta eftersom de består av relativt billiga beståndsdelar och kan användas kostnadseffektivt. Tyvärr är de mest lovande hybridperovskiterna blybaserade och därför är utveckling av miljövänliga alternativ ett viktigt och nödvändigt steg inom detta mycket intressanta forskningsområde. Forskningsprojektet kommer att inrikta sig på att utforska den ”kemiska rymden” för att identifiera och tillverka ny effektiva hybridperovskiter och blyfria alternativ. Specifikt kommer både robotbaserade och teoretiska metoder användas för att systematiskt leta efter nya hybridperovskiter med nya spännande fysikaliska egenskaper. Med stöd av så kallad strukturbaserad design kommer systemens fysikaliska egenskaper skräddarsys. De framtagna hybrid perovskiterna kommer sedan testas i solceller för att utvärdera deras applikationspotential. Genom hela projektet kommer fokus också ligga på att minimera användning av råmaterial och säkerställa att framtagna metoder och processer är hållbara. Projektet kommer att resultera i mycket intressanta vetenskapliga resultat, samt underlätta sökandet efter effektivare och miljövänliga hybridperovskiter. Dessutom kommer projektet att generera resultat som kommer bli mycket användbara inom materialvetenskap, andra forskningsdiscipliner och svensk industri.