Polprevodniško-dielektrične heterostrukture za foto-elektro-kemijski razvoj vodika
Oznaka in naziv projekta
N2-0187 Polprevodniško-dielektrične heterostrukture za foto-elektro-kemijski razvoj vodika
N2-0187 Semiconductor - dielectric heterostructures for photoelectrochemical hydrogen evolution, SeDiHe
Logotipi ARRS in drugih sofinancerjev
Projektna skupina
Vodja projekta: izr. prof. dr. Matjaž Spreitzer
Sodelujoče raziskovalne organizacije: Povezava na SICRIS
Sestava projektne skupine: Povezava na SICRIS
Vsebinski opis projekta
Čista, trajnostna in okolju prijazna energija predstavlja svetovni znanstveni, tehnološki in družbeni izziv. Neposredno zbiranje sončne svetlobe nudi perspektivno pot za pretvorbo sončne energije v vodikovo gorivo. Sončna svetloba je sama po sebi vmesne narave, medtem ko vodikovo gorivo predstavlja učinkovito rešitev za shranjevanje energije. Vendar pa je trenutna učinkovitost pretvorbe sončne energije v vodik (STH) veliko nižja od teoretične meje, kar zahteva nove paradigme v oblikovanju materialov. SeDiHe se osredotoča na foto-elektro-kemično (PEC) cepitev vode za tvorbo H2 iz heterostruktur, ki združujejo zaščitno oksidno plast (POL) s polprevodnikom. Predlagamo radikalno nov pristop k povezovanju teh dveh različnih materialnih sistemov, da bi ustvarili atomsko definiran vmesni sloj. Ideja temelji na nanostrukturiranju z uporabo plasti grafenovega oksida (GO), ki naj bi imel ključno vlogo pri van der Waalsovi epitaksiji med sestavnimi deli, kakor tudi pri njihovih elektronskih sklopitvah. Heterostrukture so integrirane v (pol)-PEC reaktorje, kjer fotovoltaična celica dovaja dodatno zunanjo napetost za doseganje proizvodnje STH.
Osnovni podatki sofinanciranja so dostopni na spletni strani SICRIS.
Faze projekta in opis njihove realizacije
Za doseganje končnih ciljev se SeDiHe osredotoča na sledeče vmesne cilje:
• Razumevanje ključnih parametrov, ki prispevajo k višji učinkovitosti razvoja H2 pri PEC cepitvi vode z upoštevanjem vpliva lastnosti vmesnega sloja, kot je koncentracija napak.
• Načrtovanje zamikov energijskih pasov zaščitnih oksidov.
• Načrtovanje (pol)-PEC reaktorjev z uporabo novih heterostruktur z učinkovitostjo, ki presega najsodobnejše STH.
Bibliografske reference
JOVANOVIĆ, Zoran M., TRSTENJAK, Urška, HO, Hsin-Chia, BUTSYK, Oleana, CHEN, Binbin, TCHERNYCHOVA, Elena, BORODAVKA, Fedir, KOSTER, Gertjan, HLINKA, Jiři, SPREITZER, Matjaž. Tiling the silicon for added functionality : PLD growth of highly-crystalline STO and PZT on graphene oxide-buffered silicon surface. ACS applied materials & interfaces. 2023, vol. 15, issue 4, str. 6058–6068. ISSN 1944-8244. DOI: 10.1021/acsami.2c17351. [COBISS.SI-ID 137353475] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9906728/
SrTio3 protective layer grown on silicon via van der Waals epitaxy for solar hydrogen production: 23rd International Conference on Photochemical Conversion and Storage of Solar Energy (IPS-23), 2-5 August 2022. [COBISS.SI-ID 137566467] https://plus.cobiss.net/cobiss/si/sl/bib/137566467