基于(Ni,Mg)Ox背场缓冲层的CdTe太阳电池稳定背接触的界面调控及性能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61804064
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    26.0万
  • 负责人：
    沈凯
  • 依托单位：
    暨南大学
  • 学科分类：
    F0403.半导体光电子器件与集成
  • 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

Cadmium telluride (CdTe) based thin-film solar cells are regarded as one of the most competitive low-cost photovoltaic technologies. The fabrication of a stable back contact with low contact-resistance represents a major challenge yet extremely important for realizing high performance CdTe solar cells. Currently, the mostly used back contacts containing Cu element are prone to diffuse into the active layer, posing the major limitation on the long-term stability of the devices. In this proposal, we aim to explore a more stable back contact based on the metal oxide (Ni, Mg)Ox, which is a wide bandgap semiconductor with high work function, for the construction of stable and high efficiency CdTe solar cells. To realize well-aligned energetic properties of the back interface of CdTe/(Ni,Mg)Ox/Metal, we start with the modification of the energetic and electrical properties of (Ni,Mg)Ox buffer layer, in combination with surface composition engineering and a back contact annealing step. The surface and interface structures will be studied by various techniques, e.g., synchrotron radiation. The mechanism how the interface regulation influences the back contact structure and properties, and further, how the back contact structure influences the device performance will be systematically investigated. Finally, with a dedicated optimization on the fabrication technology of the (Ni, Mg)Ox back contact, highly stable CdTe solar cells with efficiency more than 17% are expected to be realized.
碲化镉（CdTe）薄膜太阳电池是最具竞争力的低成本太阳电池之一。获得稳定低阻的背接触是CdTe太阳电池制备过程中的难点和关键环节。传统含Cu背接触中的Cu元素容易扩散，严重影响电池的长期稳定性。本项目旨在利用p型高功函宽禁带金属氧化物(Ni,Mg)Ox制备具有背场作用的背接触结构，提高CdTe太阳电池的转换效率和稳定性。针对影响背接触电学性质和稳定性的界面问题，我们首先从(Ni,Mg)Ox缓冲层能带和电学性质调控出发，结合CdTe表面高阻层化学组分调控和背接触激活热处理等手段，实现CdTe/(Ni,Mg)Ox/Metal界面特性调控与匹配。进而采用同步辐射等界面表征手段，研究背接触调控方式对界面匹配的影响规律，以及背接触结构匹配对器件性能的作用机制，阐明影响背接触载流子输运和器件性能的关键机理问题。最后，通过进一步优化背接触制备工艺，开发出效率大于17%且具有高稳定性的CdTe太阳电池。

结项摘要

本项目围绕高稳定CdTe薄膜太阳电池背接触及高效率电池制备，按计划开展研究工作，调控(Ni,Mg)Ox的Mg/Ni比和Ni3+缺陷，有效改善背场缓冲层光学和电学性质；调控(Ni,Mg)Ox背场缓冲层能带结构和快速热处理，促进背接触界面能带匹配和缺陷钝化；基于背接触激活热处理过程，阐明器件性能改善机制。掌握了高稳定高功函背场背接触制备技术，实现了背接触界面匹配调控和精确测量，解决了异质界面缺陷钝化的难点问题，获得了高效率宽光谱CdTe太阳电池结构和制备技术。. 项目实施期间：1）器件层面：制备得到基于(Ni,Mg)Ox背场背接触结构的转换效率达到17.36%的高稳定CdTe薄膜太阳电池，超额完成项目目标；成功制备认证转换效率超过20%的宽光谱响应CdTe太阳电池，该转换效率处于国内领先、国际先进水平；2）发表学术论文10篇，其中以第一/通讯作者发表领域内高水平研究论文6篇；3）以第一发明人申请发明专利5项，授权3项；4）受邀在国内/国际会议做邀请报告4次；5）获得科研奖励1项：“暨南双百英才-暨南杰青”；6）培养硕士研究生6名。

项目成果

期刊论文数量（10）
专著数量（0）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（0）
专利数量（7）
DC and RF sputtered molybdenum electrodes for Cu(In,Ga)Se2 thin film solar cells
用于 Cu(In,Ga)Se-2 薄膜太阳能电池的直流和射频溅射钼电极
  • DOI：
    10.1016/j.apsusc.2018.09.130
  • 发表时间：
    2019-01
  • 期刊：
    Applied Surface Science
  • 影响因子：
    6.7
  • 作者：
    Zhu H.;Dong Z.;Niu X.;Li J.;Shen K.;Mai Y.;Wan M.
  • 通讯作者：
    Wan M.
Insights into the role of interface modification in performance enhancement of ZnTe:Cu contacted CdTe thin film solar cells
深入探讨界面改性在 ZnTe:Cu 接触 CdTe 薄膜太阳能电池性能增强中的作用
  • DOI：
    10.1016/j.solener.2020.02.083
  • 发表时间：
    2020-05
  • 期刊：
    Solar Energy
  • 影响因子：
    6.7
  • 作者：
    Shen Kai;Wang Xiaoqing;Zhang Yu;Zhu Hongbing;Chen Zengchuang;Huang Caizhang;Mai Yaohua
  • 通讯作者：
    Mai Yaohua
Investigation of Mo:Na and Mo related back contacts for the application in Cu(In,Ga)Se2 thin film solar cells
Mo:Na 和 Mo 相关背接触在 Cu(In,Ga)Se-2 薄膜太阳能电池中的应用研究
  • DOI：
    10.1016/j.sse.2019.04.002
  • 发表时间：
    2019-07
  • 期刊：
    Solid-State Electronics
  • 影响因子：
    1.7
  • 作者：
    Hongbing Zhu;Jianjun Li;Meiyou Wan
  • 通讯作者：
    Meiyou Wan
Bandgap tunable CdS:O as efficient electron buffer layer for high-performance Sb2Se3 thin film solar cells
带隙可调 CdS:O 作为高性能 Sb2Se3 薄膜太阳能电池的高效电子缓冲层
  • DOI：
    10.1016/j.solmat.2019.01.043
  • 发表时间：
    2019-06
  • 期刊：
    Solar Energy Materials and Solar Cells
  • 影响因子：
    6.9
  • 作者：
    Ou Chizhu;Shen Kai;Li Zhiqiang;Zhu Hongbing;Huang Tailang;Mai Yaohua
  • 通讯作者：
    Mai Yaohua
Efficient and Stable Planar n-i-p Sb2Se3 Solar Cells Enabled by Oriented 1D Trigonal Selenium Structures
定向一维三角硒结构实现高效稳定的平面 n-i-p Sb2Se3 太阳能电池
  • DOI：
    10.1002/advs.202001013
  • 发表时间：
    2020-06-30
  • 期刊：
    ADVANCED SCIENCE
  • 影响因子：
    15.1
  • 作者：
    Shen, Kai;Zhang, Yu;Mai, Yaohua
  • 通讯作者：
    Mai, Yaohua

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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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