Unraveling the Microscopic Origins of Phase Stability in Metal Halide Perovskites through Advanced Molecular Modeling

Promovendus/a: Tom Braeckevelt

Promotor(en): prof. Veronique Van Speybroeck, prof. Johan Hofkens

Materialen spelen een cruciale rol in de technologische vooruitgang van onze samenleving. Metaalhalideperovskieten zijn een veelbelovende klasse van materialen voor toepassingen zoals zonnecellen en ledverlichting, omdat ze licht zeer efficiënt absorberen, elektrische lading goed transporteren en goedkoop te produceren zijn. Toch hebben deze materialen een belangrijk nadeel: ze zijn vaak onvoldoende stabiel en kunnen onder normale omstandigheden veranderen in een minder bruikbare vorm. In dit proefschrift wordt onderzocht waarom deze materialen instabiel zijn en hoe hun stabiliteit kan worden verbeterd. Hiervoor combineren we experimentele metingen met geavanceerde computersimulaties die het gedrag van materialen tot op het niveau van individuele atomen beschrijven. Een belangrijke doorbraak is het gebruik van machinaal geleerde modellen, gebaseerd op neurale netwerken, die deze simulaties sterk versnellen. Hierdoor wordt het mogelijk om meer realistische materialen te bestuderen onder realistische omstandigheden. Dit onderzoek biedt nieuwe inzichten in de oorzaken van instabiliteit in perovskieten en toont aan hoe gerichte aanpassingen, zoals het aanbrengen van mechanische spanning of het toevoegen van kleine hoeveelheden andere elementen, deze materialen stabieler kunnen maken. De ontwikkelde methodes ondersteunen het ontwerp van nieuwe, duurzame materialen voor toekomstige energie- en opto-elektronische toepassingen.