基于网格银的高效柔性大面积太阳能电池的制备和性能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51473184
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    78.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0309.光电磁功能有机高分子材料
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Recent breakthroughs in organic solar cells (OSCs) have led to devices with power conversion efficiency (PCE) over 10%. These high efficiency results are obtained on glass/ITO electrodes with cell area typically no more than 0.1 cm2. The PCE of large-area OSCs (> 1cm2) are significantly lagging behind. In previous work, we obtained large-area high-efficiency OSCs using Ag-grid based hybrid electrodes with 84% transparency and ultra-low sheet resistance of 1.2 Ω sq-1. Inverted OSCs with device area of 1.21 cm2 exhibited a PCE of 5.85%, which is the highest in large-area flexible OSCs (>1 cm2) up to date. Here we propose to further improve the PCE of large-scale flexible OSC by means of developing flexible electrodes with high transparency and ultra-low sheet resistance and introducing new high-performance the active materials. First, branching pattern will be introduced to the silver grid substrate to improve the collection of the carriers while keep the high transparency and low surface resistance. Vapor-phase polymerized PEDOT (VPP-PEDOT) will be employed to reduce the surface resistance of the composite electrode and obtain a smooth surface. Organic perovskite materials will be applied as the active layer to improve the photoelectric conversion efficiency (PCE). Through adjusting the composition of the precursor solution and the drying method, the effect of the morphology of the active layer on the PCE of the devices will be investigated. VPP-PEDOT will be modified by ionic doping to get an appropriate work function as the hole collection layer. Furthermore, the application of VPP-PEDOT will avoid the introduction of polystyrene sulfonic acid (PSS) and thus avoid device deterioration mechanisms associated with PSS. Finally, this project also intends to develop a new type of large-area coating technique such as pressure coating, which could obtain a film with high flatness and high quality by controlling parameters of the coating techniques. Through this coating method, flexible solar cells with more than 10 cm2 area and good PCE will be prepared.
目前小面积(~0.1cm2)有机太阳能电池单节效率已接近10%,但是大面积(>1 cm2)器件的效率却大大落后,因此制备大面积高效率的单节电池对于提高电池模组的性能和有机太阳能电池的实际应用前景至关重要。我们在前期工作中研发了基于网格银导电膜的杂化柔性电极(84%透过率,1.2 Ω sq-1),并得到了效率为5.85 %的大面积(1.21 cm2)太阳能电池器件,是目前基于有机活性层面积1cm2以上器件的最高效率。本项目提出通过继续改进电极性能和利用新的高效活性材料来进一步提高大面积器件的效率。本项目拟在优化高分辨率网格银杂化电极基础上引入高效的有机钙钛矿材料,结合气相聚合PEDOT高导电、功函可调及可控生长的优势,提高器件的效率和寿命,并发展大面积涂膜方法制备高性能柔性大面积太阳能电池,探索制约大面积太阳能电池性能的因素,推动柔性太阳能电池的实际应用。

结项摘要

目前有机和钙钛矿单节太阳能电池的认证效率已分别突破15%和23%,极具应用前景。但目前的高效率器件多为小面积电池(~0.1 cm2),而大面积电池(>1 cm2)的器件效率大大落后。在实际应用中,太阳能电池模块包含电池活性区和由导线,汇流条,分隔区等组成的非活性区,增大电池面积可以提高电池区域在模组中的占比,因此亟需推动大面积高效率有机和钙钛矿电池的研究以提高电池模组性能。目前制约大面积器件研究的核心技术难题包括:1.常规透明导电电极如ITO、FTO等较大的方块电阻导致较大的能量损失,2. 制备小面积器件常用的旋涂工艺难以胜任大面积电池制备需求。本项目中,我们以前期工作中报道的网格银透明导电基底为基础,一方面继续改进电极参数和提高器件性能,另一方面发展大面积涂膜工艺,为高效率大面积器件的发展奠定基础。研究结果表明,通过优化网格银图案和杂化电极的匹配程度,可以在降低方块电阻的同时不牺牲透光率,我们基于此电极制备的1.21 cm2的电池效率达14.72%。同时,我们搭建微凹版涂膜设备探索大面积涂膜工艺,成功制得16 cm2的大面积电池。我们进一步地结合扫描探针显微镜证实,有机和钙钛矿电池活性层光电性质及其界面势垒是大面积器件性能的关键制约因素之一。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Improved photomultiplication in inverted-structure organic photodetectors via interfacial engineering
通过界面工程改进倒置结构有机光电探测器的光电倍增
  • DOI:
    10.1063/1.5026643
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Appl. Phys. Lett
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Feng Tang;Cheng Wang;Qi Chen;Junqi Lai;Wenbin Wang;Fujun Zhang;Liwei Chen
  • 通讯作者:
    Liwei Chen
Ag-Incorporated Organic-Inorganic Perovskite Films and Planar Heterojunction Solar Cells
掺银有机-无机钙钛矿薄膜和平面异质结太阳能电池
  • DOI:
    10.1021/acs.nanolett.7b00847
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Nano Letters
  • 影响因子:
    10.8
  • 作者:
    Chen Qi;Chen Lei;Ye Fengye;Zhao Ting;Tang Feng;Rajagopal Adharsh;Jiang Zheng;Jiang Shenlong;Jen Alex K. -Y.;Xie Yi;Cai Jinhua;Chen Liwei
  • 通讯作者:
    Chen Liwei
Functional Scanning Force Microscopy for Energy Nano Devices
能源纳米器件的功能扫描力显微镜
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Adv. Mater
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xi Chen;Junqi Lai;Yanbin Shen;Qi Chen;Liwei Chen
  • 通讯作者:
    Liwei Chen
Roll-to-roll micro-gravure printed large-area zinc oxide thin film as the electron transport layer for solution-processed polymer solar cells
卷对卷微凹版印刷大面积氧化锌薄膜作为溶液加工聚合物太阳能电池的电子传输层
  • DOI:
    10.1016/j.orgel.2017.03.015
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Organic Electronics
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Zhang Chujun;Luo Qun;Wu Han;Li Hengyue;Lai Junqi;Ji Guoqi;Yan Linpeng;Wang Xiaofeng;Zhang Dou;Lin Jian;Chen Liwei;Yang Junliang;Ma Changqi
  • 通讯作者:
    Ma Changqi
Electrochemical Corrosion of Ag Electrode in the Silver Grid Electrode-Based Flexible Perovskite Solar Cells and the Suppression Method
银栅电极柔性钙钛矿太阳能电池中Ag电极的电化学腐蚀及其抑制方法
  • DOI:
    10.1002/solr.201800118
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Sol. RRL
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jie Wang;Xiaolian Chen;Fangyuan Jiang;Qun Luo;Lianping Zhang;Mingxi Tan;Menglan Xie;Yan-Qing Li;Yinhua Zhou;Wenming Su;Yuanjie Li;Chang-Qi Ma
  • 通讯作者:
    Chang-Qi Ma

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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吴丹的其他基金

高导电PEDOT的气相聚合及其在有机光伏器件中的应用
  • 批准号:
    51003120
  • 批准年份:
    2010
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  • 项目类别:
    青年科学基金项目

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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

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          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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