高效、环保Cu2ZnSnS4薄膜太阳电池吸收层和缓冲层的设计、制备和性能研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61505067
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    23.0万
  • 负责人：
    隋瑛锐
  • 依托单位：
    吉林师范大学
  • 学科分类：
    F0509.光学和光电子材料
  • 结题年份：
    2018
  • 批准年份：
    2015
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Cu2ZnSnS4 (CZTS) thin film solar cells have been widely investigated recent years. At present, the cell structure of Cu2ZnSn (S, Se)4 (CZTSSe) as the absorbing layer and CdS as buffer layer is used widely. But the Se and Cd are toxic substances, which can make a great damage to the environment and health. Therefore, it is the important research content of this field to explore absorbing layer material without Se and buffer layer materials without Cd, to develop high efficiency and environmental CZTS based solar cells. In this project, we will adopt CZTS：In as absorbing layer and In2S3 as buffer layer to design and prepare high efficiency and environmental CZTS：In/In2S3 heterojunction thin film solar cells; to explore the physical method and technical way of obtaining high-quality CZTS absorbing layer and In2S3 buffer layer material; to study the influence of In doping on electronic structure, crystal quality, photoelectric properties of CZTS：In films and related physical mechanism; to research the defects in In2S3 buffer layer and its effect on photoelectric properties; to clarify the contact of CZTS：In/In2S3 interface built-in electric field and lattice mismatch as well as the band alignment, and its influence law and mechanism to Voc and conversion efficiency.
Cu2ZnSnS4（CZTS）基薄膜太阳电池近年来一直被广泛的研究，目前，被广泛采用电池结构是以Cu2ZnSn(S, Se)4（CZTSSe）为吸收层，CdS为缓冲层。但Se和Cd有毒，对环境和健康有害。因此，探寻无Se的吸收层和无Cd的缓冲层材料，研制高效、环保的CZTS基太阳电池成为该领域的重要研究内容。本项目提出以In掺杂CZTS（CZTS：In）为吸收层，In2S3为缓冲层，设计和制备高效、环保的CZTS：In/ In2S3异质结薄膜太阳电池；探索获得高质量的CZTS：In吸收层和In2S3缓冲层材料的物理方法和技术途径；研究In掺杂对CZTS：In能带结构、晶体质量、光电性能的影响规律和机制；研究In2S3 缓冲层中的缺陷及其对光电性能的影响规律和机制；阐明CZTS：In/ In2S3界面内建电场与晶格失配、能带排列的关联及其对Voc和转换效率的影响规律和机制。

结项摘要

Cu2ZnSnS4（CZTS）基薄膜太阳电池近年来一直被广泛的研究，本项目利用磁控溅射和溶胶凝胶技术开展In 掺杂CZTS吸收层薄膜的研究工作，阐明了In含量、退火温度和时间对Cu2InxZn1-xSnS4合金薄膜微观结构、光学及电学性能的影响规律和机制；首次制备了Cu2InxZn1-xSnS4基薄膜电池，弄清了In掺杂对CZTSSe太阳能电池Voc和 的影响规律和机制；阐明了硒化温度和时间对In掺杂CZTSSe太阳能电池的影响规律和机制；开展了(Cu1-xAgx)2ZnSn(S,Se)4和Cu2MgxZn1-xSn(S,Se)4吸收层薄膜的研究工作；阐明了Ag、Mg含量对(Cu1-xAgx)2ZnSn(S,Se)4和Cu2MgxZn1-xSn(S,Se)4薄膜微观结构、光学及电学性能的影响规律和机制; 制备了结构为Glass/Mo/Cu1-xAgx)2ZnSn(S,Se)4/CdS/ZnO的薄膜太阳能电池; 阐明了(Cu1-xAgx)2ZnSn(S,Se)薄膜的晶体质量和晶粒尺寸及CAZTSSe/CdS和CAZTSSe/Mo界面的结构对电池光电转换效率的影响规律及机制；另外，设计并制备了新结构的太阳能电池Al/ITO/ZnO/CdS/CZTSSe/WO3/Mo/SLG和Al/ITO/ZnO/CdS/CZTSSe/C/Mo/SLG，阐明了WO3和C层修饰背电极对Cu2ZnSn(S,Se)4基太阳能电池的影响规律及机制。研究成果对高效的CZTS基薄膜太阳能电池的制备具有重要的参考价值和指导意义。

项目成果

期刊论文数量（16）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Synthesis and investigation of environmental protection and earth-abundant kesterite Cu2MgxZn1-xSn(S,Se)4 thin films for solar cells
环保资源丰富的黄锡矿Cu2MgxZn1-xSn(S,Se)4太阳能电池薄膜的合成与研究
  • DOI：
    10.1016/j.ceramint.2018.05.167
  • 发表时间：
    2018-09
  • 期刊：
    Ceramics International
  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    Yu Zhang;Dongyue Zhang;Yingrui Sui;Yanjie Wu;Zhanwu Wang;Lili Yang;Fengyou Wang;Shiquan Lv;Bin Yao
  • 通讯作者：
    Bin Yao
Influencing Mechanism of the Selenization Temperature and Time on the Power Conversion Efficiency of Cu2ZnSn(S,Se)(4)-Based Solar Cells
硒化温度和时间对Cu2ZnSn(S,Se)(4)基太阳能电池功率转换效率的影响机制
  • DOI：
    10.1021/acsami.6b05201
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    ACS APPLIED MATERIALS %26 INTERFACES
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Xiao Zhen Yu;Yao Bin;Li Yong Feng;Ding Zhan Hui;Gao Zhong Min;Zhao Hai Feng;Zhang Li Gong;Zhang Zhen Zhong;Sui Ying Rui;Wang Gang
  • 通讯作者：
    Wang Gang
Highly spectrum-selective near-band-edge ultraviolet photodiode based on indium oxide with dipole-forbidden bandgap transition
基于具有偶极禁止带隙跃迁的氧化铟的高光谱选择性近带边紫外光电二极管
  • DOI：
    10.1016/j.ceramint.2016.01.206
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    Ceramics International
  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    Huang Yanan;Li Yongfeng;Deng Rui;Yao Bin;Ding Zhanhui;Zhang Ligong;Zhao Haifeng;Zhang Zhenzhong;Liu Lei;Sui Yingrui
  • 通讯作者：
    Sui Yingrui
Effects of etching on surface structure of Cu2ZnSn(S,Se)4 absorber and performance of solar cell
刻蚀对Cu2ZnSn(S,Se)4吸收体表面结构及太阳能电池性能的影响
  • DOI：
    10.1016/j.solener.2018.08.016
  • 发表时间：
    2018-10
  • 期刊：
    Solar Energy
  • 影响因子：
    6.7
  • 作者：
    Hongmei Luan;Bin Yao;Yongfeng Li;Ruijian Liu;Zhanhui Ding;Kun Shi;Yan Li;Zhenzhong Zhang;Haifeng Zhao;Ligong Zhang
  • 通讯作者：
    Ligong Zhang
Improvement of the photovoltaic performance of Ag-alloyed Cu2ZnSn(S,Se)4-based solar cells by optimizing the selenization temperature
优化硒化温度提高Ag合金Cu2ZnSn(S,Se)(4)基太阳能电池的光伏性能
  • DOI：
    10.1016/j.spmi.2018.11.018
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Superlattices and Microstructures
  • 影响因子：
    3.1
  • 作者：
    Xiaoli Zhai;Bin Yao;Yongfeng Li;Zhanhui Ding;Rui Deng;Yingrui Sui;Haifeng Zhao;Ligong Zhang;Zhenzhong Zhang
  • 通讯作者：
    Zhenzhong Zhang

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隋瑛锐的其他基金

Cd和ZnO合金化对ZnO能带结构和p型掺杂的影响和机制
  • 批准号：
    11254001
  • 批准年份：
    2012
  • 资助金额：
    70.0 万元
  • 项目类别：
    专项基金项目

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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

        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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