钙钛矿太阳能电池界面结构调控及其光、热稳定性研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51902185
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0207.无机非金属半导体与信息功能材料
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The power conversion efficiency of perovskite solar cells (PSCs) have recently attained 23%, exceeding the commercialized CIGS and CdTe solar cells. However, one of the major hindrances for real application of PSCs is the instability of perovskites, particularly under light and thermal conditions. This project focus on the material interface, as the main channel of degradation. Degradation process of perovskites under light irradiation and high temperature will be firstly investigated by theoretical calculation to reveal the control step of degradation process and identify the active sites. Then, we will develop new interface molecular engineering methods to passive the active sites by certain molecules based on the characteristics of surface local bonding of perovskites. The relationship between degradation rates and surface molecular structure, such as functional groups, types of chemical bonds and dielectric properties, will be systemically investigated by measuring the corresponding parameters, including ion migration and thermal decomposition. Surface molecular design principle for stabilizing hybrid perovskite materials will be established. Moreover, passivation molecules with multiple functional groups or polymers will be used to further enhance the photo- and thermal stability. Based on the above studies, this project will develop the advanced processing techniques of PSCs with low-cost, high efficiencies and long-term stability, which provide guidelines for design and engineering of interface of new photovoltaic techniques.
钙钛矿太阳能电池的效率现已突破23%,超过了市面上CIGS和CdTe等薄膜电池的水平,倍受科研界和产业界关注。然而其核心组件钙钛矿材料在光照、高温条件下的不稳定性,严重制约了其实用化进程。本项目从钙钛矿材料分解的关键位置——“界面”出发,通过理论计算模拟材料界面在光、热条件下分解行为,探明其分解的决速步骤和关键活性位点;基于材料界面近程成键特点,将多种分子和离子锚定、组装于界面分解活性位点,考察官能团种类、成键类型、介电特性等参数与界面处的离子移动、热损失等行为的内在关联,形成具有一定指导性的界面分子结构设计原则和调控策略;指导开发具有多重功能的多齿分子、聚合物等新型钝化材料,降低材料在光、热条件下的敏感性;进而构筑出多种低成本、高性能、稳定的新型钙钛矿太阳电池器件,为新型光伏器件的界面设计与结构调控提供可靠的实验依据和理论指导。

结项摘要

钙钛矿太阳能电池被认为是最有发展潜力的新一代光伏技术之一,具有效率高、原料成本低、易加工等优势。本项目围绕钙钛矿电池形成/退化机制、表界面结构原子尺度调控、及光伏电池构型设计等方面,开展了系统的理论与实验研究,为实现高效率钙钛矿太阳能电池商业化发展提供应用基础和理论依据。具体开展了以下三个方面的工作:(1)揭示钙钛矿材料形成及分解机制,建立高质量钙钛矿薄膜材料的制备方法;(2)开发了二硫代氨基甲酸盐、含氧酸盐、咪唑类离子液体等多种表面钝化功能材料,建立了钙钛矿表面功能分子定向组装的化学方法,实现对钙钛矿材料光、热稳定性的提升;(3)基于能级排列和载流子输运进行器件整体设计,开发出钝化/传输功能一体化的界面功能材料,建立稳定高效的钙钛矿太阳能电池制备工艺,实现了AM1.5G持续光照下的T80寿命超过4000小时的光伏器件。基于项目实施,在Nature Commun., Energy Environ. Sci., Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater.等国际知名学术期刊发表标注有该项目资助的学术论文20余篇,申请4项中国发明专利。项目执行期间,项目负责人入选国家优秀青年基金、上海科技青年35人引领计划。圆满地完成了既定任务。

项目成果

期刊论文数量(25)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Non-selective adsorption of organic cations enables conformal surface capping of perovskite grains for stabilized photovoltaic operation
有机阳离子的非选择性吸附能够对钙钛矿颗粒进行保形表面封盖,以实现稳定的光伏运行
  • DOI:
    10.1016/j.xcrp.2022.100760
  • 发表时间:
    2022-02
  • 期刊:
    Cell Reports Physical Science
  • 影响因子:
    8.9
  • 作者:
    Ziren Zhou;Hui Jun Lian;Jin Xie;Wen Cheng Qiao;Xue Feng Wu;Yiheng Shi;Xue Lu Wang;Sheng Dai;Haiyang Yuan;Yu Hou;Shuang Yang;Hua Gui Yang
  • 通讯作者:
    Hua Gui Yang
Strain-free hybrid perovskite films based on molecular buffer interface for efficient solar cells
基于分子缓冲界面的无应变杂化钙钛矿薄膜,用于高效太阳能电池
  • DOI:
    10.1039/d2ta01649d
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Journal of Materials Chemistry A
  • 影响因子:
    11.9
  • 作者:
    Da Liu;Meng Jiong Chen;Zhanpeng Wei;Can Zou;Xinyi Liu;Jin Xie;Qing Li;Shuang Yang;Yu Hou;Huagui Yang
  • 通讯作者:
    Huagui Yang
Surface chelation of cesium halide perovskite by dithiocarbamate for efficient and stable solar cells
二硫代氨基甲酸盐表面螯合卤化铯钙钛矿用于高效稳定的太阳能电池
  • DOI:
    10.1038/s41467-020-18015-5
  • 发表时间:
    2020-08-25
  • 期刊:
    NATURE COMMUNICATIONS
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    He, Jingjing;Liu, Junxian;Yang, Hua Gui
  • 通讯作者:
    Yang, Hua Gui
Cooperative Adsorption of Metal-organic Complexes on CsPbI2Br Perovskite Surface for Photovoltaic Efficiency Exceeding 17 %
合作%20吸附%20of%20金属有机%20配合物%20on%20CsPbI2Br%20钙钛矿%20表面%20for%20光伏%20效率%20超越%2017%
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Chemsuschem
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Yiheng Shi;Jingjing He;Huijun Lian;Xinyi Liu;Haiyang Yuan;Yu Hou;Shuang Yang;Hua Gui Yang
  • 通讯作者:
    Hua Gui Yang
Single Crystal Perovskite Solar Cells: Development and Perspectives
单晶钙钛矿太阳能电池:发展与前景
  • DOI:
    10.1002/adfm.201905021
  • 发表时间:
    2019-11-18
  • 期刊:
    ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS
  • 影响因子:
    19
  • 作者:
    Cheng, Xiao;Yang, Shuang;Chen, Zhaolai
  • 通讯作者:
    Chen, Zhaolai

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钙钛矿单晶薄膜的溶液远程外延生长及光伏性能研究
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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