平顶激光退火制备纳米Ag基透明导电陷光结构薄膜及其太阳能电池的研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61404080
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    24.0万
  • 负责人：
    金晶
  • 依托单位：
    上海大学
  • 学科分类：
    F0403.半导体光电子器件与集成
  • 结题年份：
    2017
  • 批准年份：
    2014
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

In this project, we proposed to prepare Ag nanoparticles integrated within transparent conducting oxide (TCO) thin films on the glass substrates by use of frequency-doubled Nd:YAG laser (λ=532nm) with a flat-top beam, which was introduced by two-stage fly-eye lens array, as the front electrodes of Si-based thin film solar cells. In order to research the newly growth process of TCO thin films with low resistivity, high transmittance and high thermal stability in visible and near infrared regions of solar spectrum annealed by energy-controlled laser, nano-Ag based TCO films with light-trapping surface and Ag nanoparticles controlled with plasmonic resonance have been constructed. We research the structure, optical and electrical properties in nano-Ag based TCO films and optimize plasma enhanced chemical vapor deposition process of the µc-Si:H(p)/a-SiOx:H(p) film with wide band gap and high conductivity as window-layer for solar cell. Optimization design of nano-Ag based TCO films has been made to enhance light absorption and conversion efficiency of thin film solar cells. This research work is very essential to open a new prospect to explore the fabrication of TCO films by laser annealing at low temperature and provide valuable basis for design and improvement of TCO films for Si-based thin film solar cells with broader spectrum and high conversion efficiency. .
本项目主要采用两级蝇眼整形的Nd:YAG（波长为532nm）平顶激光退火在玻璃衬底上制备了以纳米Ag基透明导电薄膜作为硅薄膜太阳电池的前电极材料。以探索能量可控的激光热退火新生长工艺制备在可见光和红外光范围低阻高透热稳定性高的透明导电薄膜为目标，设计构建了具有纳米陷光结构的Ag基透明导电复合薄膜以及有序可调的Ag等离子体共振效应的纳米颗粒体系。通过研究纳米Ag基透明导电复合薄膜的结构、光电性能和设计以宽带隙、高电导µc-Si:H(p)/a-SiOx:H(p)为窗口层的能带渐变缓冲层结构的等离子体增强化学气相沉积工艺条件，分析了增强太阳电池光吸收和提高转换效率的硅薄膜太阳电池结构的优化设计。本研究工作为探索激光退火低温制备透明导电薄膜的工艺开拓了新思路，并为寻找适合于宽光谱高效硅基薄膜太阳电池的透明导电薄膜材料的设计和研究提供了依据，具有十分重要的研究价值。

结项摘要

通过陷光结构的设计提高太阳能电池的转换效率己成为太阳能电池研究的热点问题。金属表面等离子体纳米结构在局域能量增强和宽带吸收方面表现出优良的性能，因而在薄膜太阳能电池结构设计中展现出重要的价值。利用Ag纳米颗粒激发的表面等离子体共振（SPR）频率在可见光或红外区，以此通过对入射光进行散射和俘获来加强对太阳光的吸收和利用，这对于提高Si基薄膜太阳能电池的转换效率是一种非常重要的方法。本项目从减少光反射损失和拓宽光谱吸收范围出发，通过薄膜制备工艺和热退火处理，特别是利用先进的激光退火工艺来高效、快速制备具有纳米陷光结构的Ag基透明导电薄膜以及有序可调的具有Ag等离子体共振效应的纳米颗粒体系。通过调控制膜工艺和退火方式，制备出多种形貌Ag纳米颗粒，AZO/Ag/AZO薄膜表现出红外SPR特性。具有纳米陷光结构AZO/Ag/AZO薄膜经过退火后品质因子可达4.8 10-2Ω-1。研究以宽带隙、高电导µc-Si:H(p)/a-SiOx:H(p)为窗口层的界面缓冲层结构的等离子体增强化学气相沉积工艺条件，结合多种Ag背反射电极设计，研究Ag SPR效应在Si薄膜太阳电池TCO前电极结构中增强光吸收和提高电池转换效率的原理，提出最佳纳米Ag基透明导电薄膜的结构设计。上述研究成果在提高Si薄膜太阳电池相关构件材料的性能以及电池结构的优化设计，进而提高Si薄膜太阳电池转换效率等方面具有重要的参考价值。

项目成果

期刊论文数量（6）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（1）
专利数量（3）
Effect on optical properties and electrical performances of antireflective coating with gradient refractive index based on p-type amorphous SiOx thin films
p型非晶SiOx薄膜梯度折射率增透膜对光学性能和电学性能的影响
  • DOI：
    10.1016/j.surfcoat.2017.01.110
  • 发表时间：
    2017-06
  • 期刊：
    SURFACE & COATINGS TECHNOLOGY
  • 影响因子：
    5.4
  • 作者：
    Huang Lu;Jin Qi;Qu Xingling;Jin Jing;Yang Weiguang;Wang Linjun;Shi Weimin
  • 通讯作者：
    Shi Weimin
Effect of Ag nanostructures and annealing process on the localized surface plasmon resonance properties of Ag-based AZO films
Ag纳米结构和退火工艺对Ag基AZO薄膜局域表面等离子体共振特性的影响
  • DOI：
    10.1007/s00339-017-1132-x
  • 发表时间：
    2017-07
  • 期刊：
    APPLIED PHYSICS A-MATERIALS SCIENCE & PROCESSING
  • 影响因子：
    2.7
  • 作者：
    Jin Jing;Hui Chaoxian;Liu Can;Shi Weimin
  • 通讯作者：
    Shi Weimin
银纳米棒合成银纳米片的制备方法与性能表征
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    上海大学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    金晶;李嘉诚;赵一凝;颜家美;刘灿;史伟民
  • 通讯作者：
    史伟民
Characterization and simulation on antireflective coating of amorphous silicon oxide thin films with gradient refractive index
梯度折射率非晶氧化硅薄膜增透膜的表征与模拟
  • DOI：
    10.1016/j.spmi.2016.05.026
  • 发表时间：
    2016-08
  • 期刊：
    SUPERLATTICES AND MICROSTRUCTURES
  • 影响因子：
    3.1
  • 作者：
    Huang Lu;Jin Qi;Qu Xingling;Jin Jing;Jiang Chaochao;Yang Weiguang;Wang Linjun;Shi Weimin
  • 通讯作者：
    Shi Weimin
Characterization and FDTD simulation analysis on light trapping structures of amorphous silicon thin films by laser irradiation
激光辐照非晶硅薄膜光俘获结构表征及FDTD模拟分析
  • DOI：
    10.1016/j.spmi.2016.03.037
  • 发表时间：
    2016-05
  • 期刊：
    SUPERLATTICES AND MICROSTRUCTURES
  • 影响因子：
    3.1
  • 作者：
    Huang Lu;Jin Jing;Yuan Zhijun;Yang Weiguang;Wang Linjun;Shi Weimin;Zhou Jun;Lou Qihong
  • 通讯作者：
    Lou Qihong

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其他文献

基于听觉提示汉字书写的运动想象范式
  • DOI：
    10.14135/j.cnki.1006-3080.20171029001
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    华东理工大学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    邱朝阳;金晶;王行愚
  • 通讯作者：
    王行愚
系列Sm3+配合物的合成、结构及光物理性能
  • DOI：
    10.7503/cjcu20140302
  • 发表时间：
    2019-08
  • 期刊：
    高等学校化学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李淑梅;杨艳红;金晶;牛淑云
  • 通讯作者：
    牛淑云
Connectivity of Minimum Non-5-injectively Colorable Planar Cubic Graphs
最小非5单射可着色平面三次图的连通性
  • DOI：
    10.1007/s40305-018-0214-6
  • 发表时间：
    2018-08
  • 期刊：
    Journal of the Operations Research Society of China
  • 影响因子：
    1.4
  • 作者：
    金晶;许宝刚
  • 通讯作者：
    许宝刚
MiR-92b targets p57kip2 to modulate the resistance of hepatocellular carcinoma (HCC) to ionizing radiation (IR) -based radiotherapy
MiR-92b 靶向 p57kip2 调节肝细胞癌 (HCC) 对电离辐射 (IR) 放疗的抵抗力
  • DOI：
    10.1016/j.biopha.2018.11.080
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Biomedicine & Pharmacotherapy
  • 影响因子：
    7.5
  • 作者：
    王健仰;金晶
  • 通讯作者：
    金晶
Novel hybrid brain-computer interface system based on motor imagery and P300
基于运动想象和P300的新型混合脑机接口系统
  • DOI：
    10.1007/s11571-019-09560-x
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Cognitive Neurodynamics
  • 影响因子：
    3.7
  • 作者：
    Zuo Cili;金晶;Yin Erwei;Saab Rami;Miao Yangyang;Wang Xingyu;Hu Dewen;Cichocki Andrzej
  • 通讯作者：
    Cichocki Andrzej

其他文献

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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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