Future Laser Manufacturing of Nanostructured Metal Oxide Semiconductors for Functional Materials and Devices

用于功能材料和器件的纳米结构金属氧化物半导体的未来激光制造

基本信息

  • 批准号:
    EP/V008188/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 63.89万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2021 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Nanostructured metal oxide semiconductors play a critical role in enabling the development of new platforms for a wide range of applications, including energy conversion (solar cells, nanogenerators, fuel cells), energy storage (batteries, supercapacitors), optoelectronics (photo-detectors, light-emitting diodes (LEDs), laser diodes), sensors, transistors and catalysts. However, the manufacturing of nanostructured semiconductors faces a significant challenge to achieve combined large-scale, low-temperature, cost-effective, high productivity, size-controlled materials and devices with ease of fabrication. We aim to provide a solution to these challenges through developing a scalable, rapid, low-temperature laser manufacturing technology that is applicable to a wide range of nanostructured semiconductors. Three types of nanostructured metal oxide semiconductors (SnO2, TiO2 and ZnO) will be synthesised via a one-step, rapid and low-temperature laser-assisted hydrothermal technique (LAHT) in ambient air on both rigid and flexible substrates up to 32 cm2 (2.5" wafer size), within 1 - 2 mins. This will be achieved using a tailored, expanded beam configuration of a high-power fibre laser without beam scanning, which enables the LAHT process to be efficiently incorporated into roll-to-roll manufacturing processes without the use of autoclaves and furnaces. To be able to control the growth of nanostructured metal oxides in terms of morphology, crystallinity and orientation, the project offers an opportunity to explore underlying mechanisms of large scale growth of various nanostructured metal oxides via LAHT, and to establish understanding the performance of the functional devices, i.e. power conversion efficiency and operational stability, sensitivity and durability through the assembly of perovskite solar cells and ultraviolet photodetectors. This will directly advance photonic manufacturing capability and demonstrate the potential to impact on the development of future photovoltaic and photonic sensing technologies. In addition, energy consumption/carbon emission for the LAHT will be evaluated in comparison with existing autoclave/furnace based techniques.
纳米结构金属氧化物半导体在为广泛应用的新平台开发中起着至关重要的作用 - 发射二极管(LED),激光二极管),传感器,晶体管和催化剂。但是,纳米结构的半导体的制造面临着一个重大挑战,即实现大规模,低温,成本效益,高生产率,尺寸控制的材料和设备,并易于制造。我们旨在通过开发可扩展,快速,低温的激光制造技术来解决这些挑战,该技术适用于广泛的纳米结构半导体。三种类型的纳米结构金属氧化物半导体(SNO2,TiO2和ZnO)将通过在刚性和柔性底物上的环境空气中的一个步骤,快速和低温激光辅助的热液技术(LAHT)合成(LAHT)(LAHT) 2.5“晶圆尺寸),在1-2分钟内。这将使用量身定制的,扩展的横梁配置,无需横梁扫描,这将使LAHT过程有效地整合到滚动到滚动制造中该过程不使用高压灭菌和熔炉,以控制纳米结构金属氧化物的生长,以形态,结晶度和方向,提供了探索各种纳米结构金属氧化物的大规模生长的基础机制并确定通过钙钛矿太阳能电池和紫外线光电电视机组装的功能设备的性能,即功率转换效率和操作稳定性,灵敏度和耐用性。这将直接提高光子制造能力,并证明影响未来光伏和光子传感技术的发展的潜力。此外,将根据现有的高压釜/炉子技术进行评估LAHT的能源消耗/碳排放。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Laser processing for efficient and stable perovskite solar cells
高效稳定的钙钛矿太阳能电池的激光加工
  • DOI:
    10.29363/nanoge.nfm.2022.049
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Chen Q
  • 通讯作者:
    Chen Q
Laser Processing of KBr-Modified SnO 2 for Efficient Rigid and Flexible Ambient-Processed Perovskite Solar Cells
KBr 改性 SnO 2 激光加工用于高效刚性和柔性常温加工钙钛矿太阳能电池
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.9
  • 作者:
    Mo H
  • 通讯作者:
    Mo H
In situ laser generation of NiO nanoparticles embedded in graphene flakes for ambient-processed hole-transport-layer-free perovskite solar cells
  • DOI:
    10.1016/j.carbon.2023.118360
  • 发表时间:
    2023-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    10.9
  • 作者:
    Dong Wang;Qian Chen;Hongbo Mo;Dongxu Cheng;Xuzhao Liu;Wen Liu;J. Jacobs;A. Thomas;
  • 通讯作者:
    Dong Wang;Qian Chen;Hongbo Mo;Dongxu Cheng;Xuzhao Liu;Wen Liu;J. Jacobs;A. Thomas;
Laser processing of Li-doped mesoporous TiO 2 for ambient-processed mesoscopic perovskite solar cells
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