含羧酸类极性基团的有机电荷传输材料及其钙钛矿太阳能电池性能研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51773213
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万
  • 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:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Perovskite solar cells(PSCs) have attracted great interests during last few years. For the commercial application of PSCs, one of the most important scientific issues lies in fabricating devices with not only high efficiency but also desirable stability. To realize this object, it is necessary to develop high performance charge transport materials in addition to the study of novel and stable perovskite materials. A good charge transport layer could decrease the trap concentration and charge aggregation, improve the interfacial properties of the different function layer and subsequently result in an efficient device with good stability. Titanium oxide and Spiro-MeOTAD are typically used as the efficient charge transport, but the drawback is that they need high temperature or doping treatment. It undoubtedly will bring high energy consumption, poor reproducibility and even lead to the decomposition of active perovskite, the stability is seriously affected. Recently, we developed a hole-transport polythiophene and an electron-transport fullerene derivative containing carboxyl groups which could be processed by solution method at room temperature. In comparison with the corresponding neutral materials, the efficiencies of the PSCs are significantly increased and could reach 18-19% after introducing carboxyl group. These doping free PSCs also show very promising stability, the efficiency still remain 95% of its initial value after 100 days, but the efficiency and stability still need improvement in further and the mechanism study is also urgent. Based these findings, we will focus on novel transport materials with different polar group like carboxyl in this project. We aim to understand the mechanism behind by investigating the relationship between chemical structures, film properties and device characteristics. We believe that our work will not only provide new insight into designing highly efficient charge transport materials but also provide new ideas into optimizing device stability.
钙钛矿太阳能电池是国际上的研究热点,目前制约其发展的关键问题在于:如何在兼顾高效率的同时,实现良好的稳定性。除了新型钙钛矿材料的研发,另一个必要条件是发展性能优异的电荷传输材料,改善界面性质,减少缺陷和电荷积累,协同提高器件效率和稳定性。二氧化钛或Spiro-MeOTAD等常用材料,需要高温或掺杂处理,能耗高、重现性差、甚至会导致钙钛矿分解,稳定性也有待提高。最近,我们采用可低温溶液成膜的聚噻吩或富勒烯羧酸衍生物,作为空穴或电子传输层,效率可达18-19%,性能优于不含羧酸基团的中性材料,器件无需掺杂且表现出良好的稳定性,但效率和稳定性如何进一步提高及机理还急需深入研究。本项目目标旨在此基础上,针对含羧酸类极性基团的有机材料体系,进一步探索材料化学结构、薄膜性质与器件性能参数之间的变化规律,澄清效率和稳定性的各自影响因素。为新材料的开发提供理论指导,为实现效率与稳定兼备的器件提供新的思路。

结项摘要

钙钛矿太阳能电池是国际上的研究热点,目前制约其发展的关键问题在于:如何在兼顾高效率的同时,实现良好的稳定性。除了新型钙钛矿材料的研发,另一个必要条件是发展性能优异的电荷传输材料,改善界面性质,减少缺陷和电荷积累,协同提高器件效率和稳定性。在本工作中,首先研究了含羧酸的聚噻吩空穴传输材料(P3CT)和含羧酸的富勒烯电子传输材料(CPTA、CPTE)在钙钛矿太阳能器件中的电荷传输和缺陷钝化作用,通过分子结构调节实现了在正型和反型结构中均实现了20%以上的器件效率,系统研究了含羧酸在界面传输中的作用机理;此外还采用含羧酸且可原位交联的小分子材料(TMTA、E2CA)作为钙钛矿晶界的钝化材料,实现超过200小时的工作稳定性,研究了晶界对器件稳定性之间的内在联系;最后还开发了可同时实现晶界钝化和修复作用的含羧酸的有机盐(PbPyA2、MAPyA),实现了效率高于16%且稳定的纯无机钙钛矿太阳能电池的制备。

项目成果

期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Insight into the Efficiency and Stability of All-Polymer Solar Cells Based on Two 2D-Conjugated Polymer Donors: Achieving High Fill Factor of 78%
洞察%20into%20the%20效率%20和%20稳定性%20of%20All-Polymer%20Solar%20Cells%20Based%20on%20Two%202D-共轭%20Polymer%20Donors:%20实现%20High%20Fill%20Factor%20of%2078%
  • DOI:
    10.1021/acsami.9b15672
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Liu Xiaohui;Li Xiaodong;Zheng Nan;Gu Cheng;Wang Lei;Fang Junfeng;Yang Chuluo
  • 通讯作者:
    Yang Chuluo
Barium acetate as an additive for high performance perovskite solar cells
醋酸钡作为高性能钙钛矿太阳能电池的添加剂
  • DOI:
    10.1039/c9tc04067f
  • 发表时间:
    2019-09
  • 期刊:
    Journal of Materials Chemistry C
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Wang Yueming;Wu Yulei;Fu Sheng;Song Changjian;Wan Li;Zhang Wenxiao;Li Xiaodong;Yang Weiguang;Song Weijie;Fang Junfeng
  • 通讯作者:
    Fang Junfeng
Dual -Protection Strategy for High-Efficiency and Stable CsPbI2Br Inorganic Perovskite Solar Cells
高效稳定CsPbI2Br无机钙钛矿太阳能电池的双重保护策略
  • DOI:
    10.1021/acsenergylett.9b02716
  • 发表时间:
    2020-02-01
  • 期刊:
    ACS ENERGY LETTERS
  • 影响因子:
    22
  • 作者:
    Fu, Sheng;Zhang, Wenxiao;Fang, Junfeng
  • 通讯作者:
    Fang, Junfeng
A conjugated ligand interfacial modifier for enhancing efficiency and operational stability of planar perovskite solar cells
一种用于提高平面钙钛矿太阳能电池效率和运行稳定性的共轭配体界面改性剂
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2021.128680
  • 发表时间:
    2021-05
  • 期刊:
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Wenxiao Zhang;Xiaodong Li;Xiuxiu Feng;Xiaoyan Zhao;Junfeng Fang
  • 通讯作者:
    Junfeng Fang
Lead-lean and MA-free perovskite solar cells with an efficiency over 20%
贫铅%20和%20MA无%20钙钛矿%20太阳能%20电池%20和%20an%20效率%20over%2020%
  • DOI:
    10.1016/j.joule.2021.09.008
  • 发表时间:
    2021-10
  • 期刊:
    Joule
  • 影响因子:
    39.8
  • 作者:
    Wenxiao Zhang;Xiaodong Li;Sheng Fu;Xiaoyan Zhao;Xiuxiu Feng;Junfeng Fang
  • 通讯作者:
    Junfeng Fang

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  • 通讯作者:
    杨楚罗
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    闵超
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
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    --
  • 作者:
    刘艳娇;刘菁;张林骅;方俊锋;张文俊;刘治田
  • 通讯作者:
    刘治田

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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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