SusChEM: Halide Double Perovskites a New Class of Lead-Free Compound Semiconductors

SusChEM:卤化物双钙钛矿是一种新型无铅化合物半导体

基本信息

  • 批准号:
    1610631
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 42.36万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2016-06-01 至 2020-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Non-technical AbstractThe lead halide perovskites possess the electrical and optical properties of conventional semiconductors, but unlike most semiconductors they can be prepared by simple inexpensive methods including deposition from solution. They are attractive for many applications, the most exciting of which is in solar cells where the efficiencies have 20% and are now comparable to single crystal silicon solar cells. Their biggest liability is the toxicity that comes from the presence of lead. With the support of the Solid State and Materials Chemistry program, the proposed research aims to discover and develop halide double perovskites, an emerging class of semiconductors that possess many of the favorable characteristics of the lead halide perovskites, but without the presence of toxic elements like lead. In this way the research aims to dramatically increase the feasibility and sustainability of halide perovskites for technological applications. Technical AbstractNew materials will be found via computationally guided exploratory synthesis. Detailed characterization of the optical and electrical properties will provide the necessary feedback to design materials with properties that are optimized for applications. The proposed research will significantly expand the scope of the halide double perovskites producing materials whose band gaps continuously span the spectral range from UV to near-infrared. Growth of single crystals and thin films will provide a fundamental understanding of the carrier mobilities, lifetimes, and diffusion lengths in this class of materials. By finding materials with appropriate band gaps materials will be developed that can compete with the lead halide perovskites for use in solar cells and other applications including quantum dots, scintillators, and transparent conductors.
非技术摘要铅卤化物钙钛矿具有常规半导体的电气和光学特性,但是与大多数半导体不同,它们可以通过简单的廉价方法来制备,包括溶液中的沉积。它们对许多应用具有吸引力,其中最令人兴奋的是在效率具有20%的太阳能电池中,现在与单晶硅太阳能电池相当。他们最大的责任是铅的毒性来自铅的存在。 在固态和材料化学计划的支持下,拟议的研究旨在发现和开发卤化双重钙钛矿,这是一类新兴的半导体类,具有许多铅卤化物钙钛矿的有利特征,但没有像存在的有毒元素这样的毒性元素带领。 通过这种方式,研究旨在显着提高卤化物钙钛矿在技术应用中的可行性和可持续性。 技术摘要材料将通过计算引导的探索性合成。 光学和电气性能的详细表征将提供必要的反馈,以设计具有针对应用的优化属性的材料。拟议的研究将显着扩大卤化双钙棍的范围,产生材料的材料,其带隙连续跨越光谱范围从紫外线到近红外。单晶和薄膜的生长将提供对这类材料中载体的迁移率,寿命和扩散长度的基本理解。通过找到具有适当的带隙材料的材料,将开发与铅卤化物钙钛矿竞争,以用于太阳能电池和其他应用,包括量子点,闪烁体和透明导体。

项目成果

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