Tilbake til søkeresultatene

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek

Design of Efficient Solar Energy Materials from Theory(DESEMAT)

Tildelt: kr 5,4 mill.

Hovedmålet for forskningsprosjektet DESEMAT har vært å benytte beregningsmetoder i kjemi og fysikk for å forstå hvorledes kjemisk sammensetning, krystallstruktur og defekter har innvirkning på egenskaper for transparente tynne oksid lag som har potensial for å forbedre ytelsen til neste generasjon av solceller. Selv om de sentrale oksidene, deres atomarrangement og metoder for syntese og materialvekst er godt kjent, så er det fremdeles helt åpent hvorledes man kan gå systematisk frem for å skreddersy og konstruere materialer slik at elektronisk ledningsevne blir høyest mulig samtidig som materialet fortsatt er optisk transparent. Simuleringer har i denne sammenheng interessante fordeler; i datamaskinen kan man velge å definere spesielle sammensetninger, defekter, og agglomerater av defekter på veldefinerte måter, og deretter foreta beregninger som beskriver effekten av disse på ulike fysikalske egenskaper. Det å gjøre tilsvarende via syntese og detaljert karakterisering er imidlertid langt mer krevende, kanskje umulig. Derfor har vår visjon vært å angripe problemkomplekset overordnet gjennom begge angrepsvinkler, dog i DESEMAT har fokuset vært å benytte simuleringer, med støtte fra noen eksperimenter. Vi har satt fokus på to kategorier av forbindelser. Først; sinkoksid ZnO og ulike varianter av denne med en myriade av ulike defekter og defektkomplekser; dernest; p-type ABO2 delafossitt oksider (med elektrisk ledningsevne styrt av elektronhull). Resultater har blitt presentert gjennom ca 10 foredrag og postere, og ved 6 publikasjoner. Vi har lykkes med å beskrive et stort antall av fotoluminiscens spektra for ZnO med utgangspunkt i beregnede defektkomplekser; vi har beskrevet og angitt mulig metode for å benytte Li-doping for å oppnå p-type ledningsevne i ZnO; vi har identifisert sannsynlig årsak for «ikke-observerbart» hydrogen i ZnO; og vi har konkludert at CuNdO2 er det beste p-type ledende oksidet blant delafossitt klassen av oksider (ABO2, A = Ag og Cu; B = Al, Ga, In, Sc, og Y). Prosjektet har hatt faglige grenseflater mot FME senteret på solcelleteknologi, og med syntese og karakterisering av funksjonelle oksider i forskningsgruppen NAFUMA. På dette viset har DESEMAT vært en viktig og effektiv bidragsyter til å styrke vårt kompetansenivå.

The solar energy resource is enormous and corresponds to almost 6,000 fold the current global consumption of primary energy (13.7TW). Thus, solar energy has the potential of becoming a major component of a sustainable energy portfolio aimed at reducing th e global emissions of greenhouse gasses into the atmosphere. Nevertheless, the current use of this energy resource represents less than 1% of the total electricity production from renewable sources. From a scientific and technical viewpoint, the developme nt of new technologies with higher conversion efficiencies and low production costs is a key requirement for enabling the deployment of solar energy at a large scale. So, the main objective of the present project is to understand the fundamental physical properties of optoelectronic materials useful for new generation solar cells using state-of-the-art density functional calculations and gained knowledge will be transferred to experimentalists at UoO to optimize potential materials for highly efficient so lar cell. We aim at studying role of surfaces, interfaces, and defects on optoelectronic properties of bulk and thin film nanostructures to elucidate the structure-property relationships of these materials. This will help to build competence in nanoscale design of efficient energy generation materials. In order to obtain more efficient and cheap solar-energy materials, we propose a four-pronged approach suchs as (i) Make transparent conducting oxides film over existing Si solar cells; (ii) Band-gap engine ering, and (iii) Forming variable band gap multi-junction solar cells, and (iv) Optical properties of TCOs.

Budsjettformål:

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek