Atomic-Level Insight into Photoinduced Transformations in Perovskite Optoelectronics
钙钛矿光电子学中光致转变的原子级洞察
基本信息
- 批准号:EP/Y01376X/1
- 负责人:
- 金额:$ 264.45万
- 依托单位:
- 依托单位国家:英国
- 项目类别:Research Grant
- 财政年份:2023
- 资助国家:英国
- 起止时间:2023 至 无数据
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The climate emergency makes the search for new more efficient energy materials imperative. Metal halide perovskites (MHPs) belong to a class of materials promising highly efficient, affordable, and lightweight solar cells and light emitting diodes. One of the key challenges is that these materials are remarkably sensitive to ambient conditions and readily undergo chemical transformations in the presence of oxygen, humidity and under illumination. While these processes can be either pernicious or beneficial, very little is known about their atomic- level mechanism, which makes it difficult to rationally design mitigation strategies. PhotoPeroNMR sets out to address this challenge by using a combination of highly efficient synthetic approaches and solid-state Magic Angle Spinning (MAS) Nuclear Magnetic Resonance (NMR). The project will study the reactivity of MHP surfaces with ambient gases, identify the chemistries of the surface species across a wide range of structurally diverse materials relevant to optoelectronics, including lead and lead-free perovskites and double perovskites. Next, it will develop a strategy to access atomic-level (local) structural data from MHPs in their form directly relevant to optoelectronics, intact optoelectronic devices. It will develop a strategy to illuminate MHPs in a variety of atmospheres and study the microscopic mechanism of the resulting transformations. Finally, it will elucidate the local structural changes taking place in devices under illumination using operando NMR. The combined knowledge obtained here will serve to formulate rational design principles enabling the design of passivation agents with improved characteristics. This local structure characterization framework will provide an underpinning microscopic insight into the most successful materials, naturally combining the effects of intentional and unintentional surface passivation, photoinduced effects, and interactions with the neighboring device layers.
气候紧急情况使得寻找新的更有效的能源材料势在必行。金属卤化物钙钛矿(MHP)属于一类有希望获得高效、可负担且轻质的太阳能电池和发光二极管的材料。关键挑战之一是这些材料对环境条件非常敏感,并且在氧气、湿度和光照下容易发生化学转化。虽然这些过程可能是有害的,也可能是有益的,但人们对它们的原子级机制知之甚少,这使得很难合理地设计缓解策略。PhotoPeroNMR通过使用高效合成方法和固态魔角旋转(MAS)核磁共振(NMR)的组合来应对这一挑战。该项目将研究MHP表面与环境气体的反应性,确定与光电子相关的各种结构多样材料的表面物质的化学性质,包括铅和无铅钙钛矿以及双钙钛矿。接下来,它将开发一种策略,以直接与光电子学,完整的光电子器件相关的形式从MHP访问原子级(局部)结构数据。它将制定一项战略,在各种大气中照亮MHP,并研究由此产生的转变的微观机制。最后,它将阐明局部结构的变化发生在照明下使用operando核磁共振设备。这里获得的综合知识将有助于制定合理的设计原则,使钝化剂的设计具有改进的特性。这种局部结构表征框架将为最成功的材料提供基础微观洞察力,自然结合有意和无意的表面钝化,光致效应以及与相邻器件层的相互作用。
项目成果
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