Hoppa till innehåll
EN In english

Screening och Strukturbaserad Design av Hybridperovskiter

Diarienummer
FID15-0023
Start- och slutdatum
170201-210930
Beviljat belopp
2 500 000 kr
Förvaltande organisation
RISE Yta, process och formulering, Södertälje
Forskningsområde
Materialvetenskap och materialteknologier

Summary

Projektets mål är utveckling av nya effektivare hybridperovskiter (OIHPs) med hjälp av silico screening, strukturbaserad design (SBD), unik automatiserad robotbaserad screening och syntes. Projektmål: • in silico screening och teoretiska beräkningar på olika nivåer av teori för ytterligare förståelse av de fysikaliska egenskaperna av OIHPs, samt rationell in silico design för framtagande av screeningstrategi. • Experimentell screening av syntesvägar med både manuella och automatiserade rutiner. • Experimentell bestämning av grundläggande fysikaliska egenskaper. • Strukturegenskapsrelationer för att justera och skräddarsy fysikaliska egenskaper via SBD. • Solcells tester på utvalda OIHPs. Arbetsplan: Det föreslagna projektet utförs under 4 år med aktiviteter både på SPPD, KTH och Dyenamo AB. Övergripande arbetsplan: År 1: In silico screening, teoretiska beräkningar, utformning screeningstrategi, inledande experimentellt arbete och karakterisering. År 2-3: Robotbaserad screening, karakterisering och strukturbaserad design. År 4: Solcells testning, ytterligare strukturbaserad design och karakterisering. Förväntade resultat: • Nya effektivare OIHP kandidater, inklusive blyfria och miljövänliga alternativ. • Bibliotek med syntesmetoder och reaktionsbetingelser. • Härledning av fundamentala fysiskaliska egenskaper, SBD relationer och DSSC utvärderingar. • 3-4 artiklar, doktorand deltagande i vetenskapliga konferenser/seminarier och doktorsavhandling.

Populärvetenskaplig beskrivning

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.