掺Si/Ge无缓冲层高效率铜铟镓硒薄膜光伏器件研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61904128
  • 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:
    F0403.半导体光电子器件与集成
  • 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

As the most promising representative of the second generation of solar cells, Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) thin film solar cells are moving from the laboratory to the industrialization stage. However, the production cost is still too high compared with traditional Si solar cells which mainly caused by its complex device structure, especially the cumbersome preparation process of buffer layer. It has been a key factor restricting the application and promotion of CIGS. In addition, the development of CIGS solar cells without buffer layer is of great significance for understanding the photoelectric conversion mechanism of CIGS. Based on the latest research progress in the world and the long-term research accumulation of our own group, this project aims to fabricate a high-efficiency CIGS solar cells without buffer layer by Si/Ge doped in absorption layer. To make the efficiency of CIGS solar cells without buffer layer reached the goal of 18%, three aspects of work including the optimization of the preparation process, the exploration of the microscopic mechanism of the absorption layer, and the simulation of the solar cells with new structure will be done. Through the research of this project, it is promising to obtain the world's most efficient CIGS solar cells without buffer layer, which will significantly simplify the traditional CIGS solar cells structure and reduce the production cost of the industry. In addition, it will also benefit for the basic research field to have a deeper understanding on the physical mechanism of CIGS solar cells.
铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池作为第二代太阳能电池中最具前景的代表,正在由实验室向产业化阶段迈进,然而其复杂的器件结构尤其是缓冲层繁琐的制备工艺使其制造成本居高不下,成为制约其应用推广的关键因素。此外,无缓冲层CIGS电池的研制,对于理解CIGS电池工作机理具有重要意义。本项目基于国际上最新的研究进展以及自己课题组的长期积累,提出通过向吸收层中掺入Si/Ge等第二主族元素,尝试制备高效率无缓冲层的铜铟镓硒电池。项目围绕制备出18%以上效率的无缓冲层CIGS电池这一最终目的,从制备工艺的优化,吸收层微观机理的探究,电池器件的仿真模拟等三方面入手进行系统研究。通过本项目研究,将有希望获得世界上效率最高的无缓冲层CIGS电池,显著简化传统CIGS电池结构,降低产业界生产成本,此外,也将有利于科学界对CIGS等薄膜电池内部的物理机理有更深入认识。

结项摘要

铜铟镓硒薄膜(CIGS)太阳能电池作为第二代太阳能电池中最具前景的代表,在产业化的进程中遇到了一定困难。本项目提出通过采用向吸收层掺杂的方式,尝试制备高效率无缓冲层的铜铟镓硒电池,项目围绕制备出18%以上效率的无CdS缓冲层的CIGS电池这一目的,从制备工艺的优化,吸收层微观机理研究,电池器件的光学仿真模拟等方面入手进行了系统的研究。本项目执行过程中,首先优化了铜铟镓硒电池的基础工艺,获得了20%以上的铜铟镓硒电池效率;其次,通过采用双面快速沉积方法沉积Zn(O,S)替代了传统的CdS缓冲层获得16%以上的大面积(53 cm2)铜铟镓硒电池,柔性衬底上超过10%的光电转化效率(面积36 cm2),该方法具有工业化应用前景;此外,通过对吸收层掺Ge获得了18.3%的无缓冲层铜铟镓硒电池;在此过程中对各功能层及电池器件进行了系统的表征,圆满完成计划任务。作为本项目的延伸性内容,本项目将铜铟镓硒电池与钙钛矿电池结合制备出了效率达28.4%的铜铟镓硒钙钛矿叠层电池,该效率为同类电池世界最高效率。以上这些顶尖的太阳能电池性能为该领域的发展作出重要贡献,对如何使薄膜电池简化器件结构、降低成本、提高效率、发展大面积制备技术均提出了独特的思路。此外,该项目执行过程中发展出的一些真空设备方面的技术,正在与公司合作,积极推进相关技术的产业化,相关专利正在积极推进成果转化。

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(0)
专利数量(1)
Double-Sided Heat-Exchange CBD System for Homogeneous Zn(O,S) Thin Films in Highly Efficient CIGS Solar Devices
用于高效 CIGS 太阳能器件中均质 Zn(O,S) 薄膜的双面热交换 CBD 系统
  • DOI:
    10.1021/acsaem.0c02154
  • 发表时间:
    2020-10
  • 期刊:
    ACS Applied Energy Materials
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Li Jianmin;Gong Junbo;Zhu Jiakuan;Ma Zengyang;Zhao Yuqi;Kong Yifan;Chi Zheng;Chen Guilin;Xiao Xudong
  • 通讯作者:
    Xiao Xudong
Traces of iron impurities in copper sources can be a poison to Cu(In, Ga)Se 2 solar cells
铜源中的微量铁杂质可能对 Cu(In, Ga)Se 2 太阳能电池有毒
  • DOI:
    10.1002/nano.202100296
  • 发表时间:
    2021-12
  • 期刊:
    Nano Select
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zengyang Ma;Duoqi Gao;Junjun Zhang;Xinxin Liu;Jianmin Li;Junbo Gong;Xudong Xiao
  • 通讯作者:
    Xudong Xiao
Over 11% Efficient CuGaSe 2 Solar Cells Without Using KCN Treatment
超过%2011%%20效率%20CuGaSe%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%202%20%20%20%20%20%20%20%20%20
  • DOI:
    10.1002/solr.202200766
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Solar RRL
  • 影响因子:
    7.9
  • 作者:
    Junbo Gong;Duoqi Gao;Zengyang Ma;Xuke Yang;Junjun Zhang;Xinxing Liu;Chao Chen;Jiang Tang;Bo Da;Jianmin Li;Guojia Fang;Xudong Xiao
  • 通讯作者:
    Xudong Xiao
柔性铜铟镓硒薄膜太阳能电池技术的发展及现状
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    真空与低温
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘欣星;赵宇琪;宫俊波;刘杰鹏;朱家宽
  • 通讯作者:
    朱家宽
Constructing a Spectral Down Converter to Enhance Cu(In,Ga)Se-2 Solar Cell Performance Using Yttrium Aluminum Garnet:Ce3+ Ceramics
使用钇铝石榴石:Ce3 陶瓷构建光谱下转换器以增强 Cu(In,Ga)Se-2 太阳能电池性能
  • DOI:
    10.1002/solr.201900518
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Solar RRL
  • 影响因子:
    7.9
  • 作者:
    Xiong Zhiyu;Gong Junbo;Xiong Yuan;Lan Yuchi;Yin Min;Ding Zejun;Zhang Zengming;Xiao Xudong
  • 通讯作者:
    Xiao Xudong

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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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