Defects by Design; Understanding and Controlling Defect Processes in Advanced Energy Materials
设计缺陷;
基本信息
- 批准号:2327795
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:英国
- 项目类别:Studentship
- 财政年份:2019
- 资助国家:英国
- 起止时间:2019 至 无数据
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
There is an urgent demand for next-generation energy materials which can provide the necessary cost decreases and performance boosts to create a sustainable green economy. Using a high-throughput computational materials modelling strategy, we aim to enhance the performance of relevant energy materials, namely photovoltaic solar cells, batteries and thermoelectric, via the controlled implementation of crystalline defects.When the body creates billions of genetic code in DNA, there are inevitable imperfections termed genetic mutations. Likewise, there are similar inevitable imperfections in every solid-state material which can significantly enhance or degrade device performance, such as solar cell efficiency, battery capacity and battery lifetime. However, it is challenging to identify the specific defects which improve performance or trigger degradation and efficiency reduction. Modern defect theory provides a powerful tool for understanding and controlling defects in crystals (predicting concentrations and transport rates) and in interpreting experimental probes of defect processes, including activation energies for diffusion, and electronic/vibrational/spin signatures. In this project, we will develop a novel software infrastructure for the characterisation of defects in crystalline solids and predicting signatures for direct comparison between modelling and experiment. Specifically, the computational approach of hybrid Density Functional Theory (DFT) will be implemented to investigate the defect chemistry of relevant energy materials, through the calculation of defect formation energies, characterisation of defect core levels and identification of stable oxidation states. The insights gained from this work will be applied to the cutting edge of solid-state energy material research and development, optimising energy device performance and cost by providing design strategies to overcome current limitations. Predictions will be validated with experimental partners at Cambridge, Imperial College London and UCL. Moreover, this research will provide a novel framework for in-depth high-throughput investigations of defects in solid-state materials, which will prove a valuable research community tool for defect design applicable to other materials systems. This project is most relevant to the EPSRC research theme of 'Energy', specifically the research areas of 'Materials for Energy Applications', 'Energy Storage' (both of which are classified as target areas for growth in EPSRC investment), in addition to the area 'Condensed Matter: Electronic Structure' in the 'Physical Sciences' theme.
人们迫切需要下一代能源材料,这种材料可以提供必要的成本降低和性能提升,以创建可持续的绿色经济。使用高通量计算材料建模策略,我们的目标是通过晶体缺陷的受控实施来增强相关能源材料,即光伏太阳能电池、电池和热电材料的性能。当人体在DNA中产生数十亿个遗传密码时,是不可避免的缺陷,称为基因突变。同样,每种固态材料都存在类似的不可避免的缺陷,这些缺陷会显着提高或降低器件性能,例如太阳能电池效率、电池容量和电池寿命。然而,识别提高性能或引发退化和效率降低的具体缺陷具有挑战性。现代缺陷理论为理解和控制晶体缺陷(预测浓度和传输速率)以及解释缺陷过程的实验探针(包括扩散活化能和电子/振动/自旋特征)提供了强大的工具。 在这个项目中,我们将开发一种新颖的软件基础设施,用于表征晶体固体中的缺陷并预测特征,以便在建模和实验之间进行直接比较。具体来说,将采用混合密度泛函理论(DFT)的计算方法,通过计算缺陷形成能、表征缺陷核心水平和识别稳定氧化态来研究相关能源材料的缺陷化学。从这项工作中获得的见解将应用于固态能源材料研究和开发的前沿,通过提供克服当前限制的设计策略来优化能源设备的性能和成本。预测将由剑桥大学、伦敦帝国理工学院和伦敦大学学院的实验合作伙伴进行验证。此外,这项研究将为固态材料缺陷的深入高通量研究提供一个新颖的框架,这将证明是适用于其他材料系统的缺陷设计的有价值的研究社区工具。该项目与EPSRC研究主题“能源”最相关,特别是“能源应用材料”、“储能”(两者都被列为EPSRC投资增长目标领域)的研究领域,此外“物理科学”主题中的“凝聚态:电子结构”区域。
项目成果
期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Strong absorption and ultrafast localisation in NaBiS2 nanocrystals with slow charge-carrier recombination.
NaBiS2 纳米晶体中的强吸收和超快定位,具有缓慢的载流子复合。
- DOI:http://dx.10.1038/s41467-022-32669-3
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:16.6
- 作者:Huang YT
- 通讯作者:Huang YT
Perovskite-inspired materials for photovoltaics and beyond-from design to devices.
用于光伏及其他领域(从设计到设备)的钙钛矿材料。
- DOI:http://dx.10.1088/1361-6528/abcf6d
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:3.5
- 作者:Huang YT
- 通讯作者:Huang YT
Hidden spontaneous polarisation in the chalcohalide photovoltaic absorber Sn2SbS2I3.
硫卤化物光伏吸收剂 Sn2SbS2I3 中隐藏的自发极化。
- DOI:http://dx.10.1039/d1mh00764e
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:13.3
- 作者:Kavanagh SR
- 通讯作者:Kavanagh SR
Understanding the Photocatalytic Activity of La 5 Ti 2 AgS 5 O 7 and La 5 Ti 2 CuS 5 O 7 for Green Hydrogen Production: Computational Insights
了解 La 5 Ti 2 AgS 5 O 7 和 La 5 Ti 2 CuS 5 O 7 用于绿色制氢的光催化活性:计算见解
- DOI:http://dx.10.1021/acsaem.1c03534
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:6.4
- 作者:Brlec K
- 通讯作者:Brlec K
Frenkel Excitons in Vacancy-ordered Titanium Halide Perovskites (Cs2TiX6)
空位有序卤化钛钙钛矿 (Cs2TiX6) 中的弗兰克尔激子
- DOI:http://dx.10.26434/chemrxiv-2022-0zg7r
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Kavanagh S
- 通讯作者:Kavanagh S
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