镁掺杂对铜锌锡硒薄膜太阳能电池性能的影响

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61804085
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    24.0万
  • 负责人：
    杨艳春
  • 依托单位：
    内蒙古师范大学
  • 学科分类：
    F0401.半导体材料
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

This project proposes that Zn2+ ions are substituted partially by Mg2+ ions to restrain the unfavorable defects in the Cu2ZnSnSe4 (CZTSe) compound, optimizing its optoelectronic properties. Mg-doping is useful to fabricate V-type band gradient of CZTSe absorber layer, which would improve the performance of CZTSe solar cells further. Based on the quartz substrate, we have preliminarily studied the effects of Mg-doping on the lattice parameters of CZTSe crystal grains, the morphology of CZTSe thin films, and its effective hole-carrier concentration. Next, the effects of Mg-doing on the performance of the CZTSe devices will be studied systematically. The novelties of this project are as follows：(1) Due to its advantages of non-toxic, environmental-friendly, and earth- abundant element, Mg2+ ions can partially replace Zn2+ ions, helpful for restraining the unfavorable defects of CuZn in the CZTSe compound, optimizing its optoelectronic properties; (2) CZTSe thin films possessed various band gradients can be prepared via Mg-doping, and CZTSe absorber layer with the optimal V-type band gradient can be constructed, obtaining the photoelectric conversion efficiency over 11% of the devices.
本项目拟通过Mg2+离子部分取代Zn2+离子来抑制铜锌锡硒（Cu2ZnSnSe4,简称CZTSe）材料中有害缺陷的产生，改善该材料的光电性能；通过引入Mg2+离子构造具有能带梯度的CZTSe吸光层，提高CZTSe电池的性能。在石英衬底上，我们初步研究了Mg2+掺杂对Cu2ZnSnSe4晶体晶胞参数、薄膜形貌以及薄膜载流子浓度的影响。下一步我们将系统地研究Mg2+掺杂对CZTSe薄膜太阳能电池性能的影响。本项目的创新之处：(1) 利用低毒、环保、地壳元素含量丰富的Mg2+部分取代Zn2+，有利于抑制CZTSe材料中CuZn不良缺陷的产生，改善材料的光电性能；(2) 通过Mg2+掺杂制备有能带梯度的CZTSe薄膜，构建出具有最佳“V”型能带结构的CZTSe吸收层，实现电池的光电转换效率超过11%。

结项摘要

铜锌锡硫硒（Cu2ZnSn(S,Se)4,简称 CZTSSe）薄膜太阳能电池因其独特的优势被认为是更适合于未来大规模的工业化生产的一类电池。在本项目，我们通过Mg2+离子部分取代Zn2+离子来抑制CZTSSe材料中有害缺陷的产生，改善该材料的光电性能，优化相应电池器件性能，并取得的一系列成果：（1）优化硫醇溶液体系，在大气环境下制备铜锌锡硫硒薄膜，发现阳离子（Mn2+、Co2+）的微量加入能促进晶体晶粒的生长，也能提高薄膜的载流子浓度；（2）Mg2+离子的加入能改变铜锌锡硫硒材料的晶胞结构和禁带宽度，也能提高其薄膜的电学性能，并将电池器件的最高效率从6.64%（x=0）提高到7.76%（x=0.0357）。（3）Ca2+离子不能与铜锌锡硫硒材料形成合金相，但也能提高其薄膜的电学性能。同时，我们也研究采用短链配体制备CH3NH3PbBr3钙钛矿量子点以及利用短链配体优化CH3NH3PbBr3钙钛矿薄膜性质等工作。本项目执行期间共发表高质量的学术论文10篇，培养硕士毕业生3名。

项目成果

期刊论文数量（10）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Influence of extra trace Mn-doping on the properties of Cu2ZnSn(S,Se)4 absorber layer
超微量Mn掺杂对Cu2ZnSn(S,Se)4吸收层性能的影响
  • DOI：
    10.1016/j.optmat.2020.110707
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Optical Materials
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Guonan Cui;Yanchun Yang;Ruilan Chen;Chengjun Zhu
  • 通讯作者：
    Chengjun Zhu
Effects of different alkyl chain-length CnH2n+1NH3Br additions on the properties of CH3NH3PbBr3 perovskite thin films
不同烷基链长CnH2n 1NH3Br添加量对CH3NH3PbBr3钙钛矿薄膜性能的影响
  • DOI：
    10.1016/j.optmat.2020.110127
  • 发表时间：
    2020-09
  • 期刊：
    Optical Materials
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Yanchun Yang;Daocheng Pan
  • 通讯作者：
    Daocheng Pan
Short-chain ligand assisted synthesis of CH3NH3PbX3 (X = Cl, Br, I) perovskite quantum dots and improved morphology of CH3NH3PbBr3 thin films
短链配体辅助合成CH3NH3PbX3（X=Cl、Br、I）钙钛矿量子点并改善CH3NH3PbBr3薄膜形貌
  • DOI：
    10.1016/j.jlumin.2019.03.018
  • 发表时间：
    2019-07-01
  • 期刊：
    JOURNAL OF LUMINESCENCE
  • 影响因子：
    3.6
  • 作者：
    Yang, Yanchun;Wei, Song;Pan, Daocheng
  • 通讯作者：
    Pan, Daocheng
Atmospheric Modified Thiol-Based Solution Deposition for Cu2ZnSn(S,Se)4 Absorber Layer
Cu2ZnSn(S,Se)4 吸收层的常压改性硫醇溶液沉积
  • DOI：
    10.1007/s11664-020-08375-5
  • 发表时间：
    2020-08
  • 期刊：
    Journal of ELECTRONIC MATERIALS
  • 影响因子：
    2.1
  • 作者：
    Ruilan Chen;Guonan Cui;Yanchun Yang;Yuemin Li;H. Alata;Xiao Tian;O. Tegus
  • 通讯作者：
    O. Tegus
Boosting the Electrical Properties of Cu2ZnSn(S,Se)4 Solar Cells via Low Amounts of Mg Substituting Zn
通过少量镁替代锌提高 Cu2ZnSn(S,Se)4 太阳能电池的电性能
  • DOI：
    10.1021/acsaem.0c02121
  • 发表时间：
    2020-10
  • 期刊：
    ACS APPLIED ENERGY MATERIALS
  • 影响因子：
    6.4
  • 作者：
    Yiming Wang;Yanchun Yang;Chengjun Zhu;Hongmei Luan;Ruijian Liu;Lei Wang;Chenxi Zhao;Xiaogong Lv
  • 通讯作者：
    Xiaogong Lv

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  • 通讯作者：
    王阳萍

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采用胺-硫醇溶液体系制备高效率的铜钒硒薄膜太阳能电池
  • 批准号：
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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

        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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