钙钛矿太阳能电池中界面调控及界面载流子动力学过程研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21503203
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0305.结构化学
  • 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

Perovskite solar cells have attracted considerable attention due to the advantages of low-cost fabrication and high power conversion efficiency up to 20.1%. It is worth noting that the performance and lifetime are not only critically depend on the properties of the perovskite layers but also the interfaces in the cells. In particular, the interfaces between perovskite layers and the electron transport layers have a significant influence on the charge transfer processes, because the charge recombination usually occurs at interfacial defects. In order to further enhance device performance, the modification of interface is often applied to alter the interface properties, including establishment of ohmic contacts, adjustment of interface energy-level alignment and regulation of carrier recombination dynamics and so on. However, the microscopic mechanism of these modifications has not been fully understood by the moment, so further studies are needed. In this project, we will focuses on investigating the interfacial modification between perovskite layer and TiO2 electron transport layer. The fullerene derivatives self-assembled monolayers are used to optimize interfacial properties of the TiO2 layer. The charge carrier decay dynamics are studied by transient photovoltage in a working device and the interfacial electron structures are further investigated by the surface-sensitive analytical techniques based on synchrotron radiation. Through the analysis of the correlation between carrier recombination dynamics, interfacial energy level and device performance, the microscopic mechanism will reveal the route to choose the proper interfacial modification material for the TiO2 layer, which will facilitate the reasonably well design for low-cost and high-efficiency perovskite solar cells.
钙钛矿太阳能电池的能量转换效率已经达到了20.1%,而且可以通过低成本溶液加工方式制备,因此成为太阳能电池研究领域的热点。其中电子传输层的界面性质对载流子动力学过程有着显著的影响,其界面性质的调控对于进一步提升钙钛矿太阳能电池的能量转换效率至关重要。本项目针对钙钛矿太阳能电池中的钙钛矿/TiO2电子传输层的界面调控展开研究,采用富勒烯衍生物自组装单分子层对TiO2薄膜进行界面修饰,利用瞬态光伏技术和结合基于同步辐射的多种表面分析技术,在微观尺度上深入研究钙钛矿太阳能电池中的界面载流子复合动力学过程以及界面电子结构。拟通过分析界面调控对器件性能的影响机制,阐明钙钛矿太阳能电池中TiO2电子传输层界面修饰材料的选择依据,为开发低成本、高效率钙钛矿太阳能电池提供理论支撑和技术指导。

结项摘要

太阳能电池可以将太阳能转换为电能,这对于解决当前的能源危机和环境污染等问题有着重要的意义。其中有机太阳能电池具有制备工艺简单、质量轻、成本低、易制成大面积柔性器件等优势,但是效率和稳定性还不理想;钙钛矿太阳能电池的具有较高的能量转换效率,但是稳定性问题限制了实际应用;硒硫化锑太阳能电池具有优异的稳定性,但是器件效率还需要进一步提高。通过界面调控来提器件的能量转化效率和稳定性是目前的研究热点。本研究利用基于同步辐射的多种表面分析技术并结合瞬态光伏技术,对太阳能电池中的界面相互作用以及界面调控展开研究,包括有机太阳能电池、钙钛矿太阳能电池以及硒硫化锑太阳能电池,获得了界面处所发生的物理化学过程、电子结构信息以及载流子复合过程等重要数据。研究结果有助于理解器件界面结构与性能之间的内在联系,从而为研究和开发高效、稳定的太阳能电池提供理论依据和技术指导。项目资助发表学术论文12篇,协助培养硕士研究生2名。项目批准经费21.0000万元,累计支出15.8577万元,结余经费5.1423万元,将继续用于项目的后续科学研究与发展。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
n-Type Doping of Sb2S3 Light-Harvesting Films Enabling High-Efficiency Planar Heterojunction Solar Cells
Sb2S3 光收集薄膜的 n 型掺杂可实现高效平面异质结太阳能电池
  • DOI:
    10.1021/acsami.8b08965
  • 发表时间:
    2018-09-12
  • 期刊:
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Tang, Rongfeng;Wang, Xiaomin;Chen, Tao
  • 通讯作者:
    Chen, Tao
V2O5 as Hole Transporting Material for Efficient All Inorganic Sb2S3 Solar Cells
V2O5 作为高效全无机 Sb2S3 太阳能电池的空穴传输材料
  • DOI:
    10.1021/acsami.8b09843
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Lijian Zhang;Chenhui Jiang;Chunyan Wu;Huanxin Ju;Guoshun Jiang;Weifeng Liu;Changfei Zhu;Tao Chen
  • 通讯作者:
    Tao Chen
Interface properties between a low band gap conjugated polymer and a calcium metal electrode
低带隙共轭聚合物与钙金属电极之间的界面特性
  • DOI:
    10.1039/c5cp08066e
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Physical Chemistry Chemical Physics
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Zhang Wei;Pan Xiao;Feng Xuefei;Wang Chia-Hsin;Yang Yaw-Wen;Ju Huanxin;Zhu Junfa
  • 通讯作者:
    Zhu Junfa
Solution processed NiOx hole-transporting material for all-inorganic planar heterojunction Sb2S3 solar cells
用于全无机平面异质结Sb2S3太阳能电池的溶液加工NiOx空穴传输材料
  • DOI:
    10.1016/j.solmat.2018.06.017
  • 发表时间:
    2018-10-01
  • 期刊:
    SOLAR ENERGY MATERIALS AND SOLAR CELLS
  • 影响因子:
    6.9
  • 作者:
    Jin, Xin;Yuan, Yue;Chen, Tao
  • 通讯作者:
    Chen, Tao
A Simple Perylene Derivative as a Solution-Processable Cathode Interlayer for Perovskite Solar Cells with Enhanced Efficiency and Stability
一种简单的苝衍生物作为钙钛矿太阳能电池的可溶液加工的阴极中间层,具有更高的效率和稳定性
  • DOI:
    10.1021/acsami.8b02256
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Wang Chen;Liu Ping;Ju Huanxin;Yuan Quan;Han Dongwei;Wang Yu;Zhou Dong Ying;Feng Lai
  • 通讯作者:
    Feng Lai

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其他文献

Ca掺杂的CeO2模型催化剂的形貌和电子结构及其与CO2分子的相互作用(英文)
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Acta Physico - Chimica Sinica
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王岩;李雄;胡善玮;徐倩;鞠焕鑫;朱俊发
  • 通讯作者:
    朱俊发
Ni在ZrO_2(111)薄膜表面的生长、电子结构及热稳定性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    物理化学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    韩永;徐倩;鞠焕鑫;朱俊发
  • 通讯作者:
    朱俊发
Ca掺杂的CeO模型催化剂的形貌和电子结构及其与CO分子的相互作用(英文)
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Acta Physico - Chimica Sinica
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王岩;李雄;胡善玮;徐倩;鞠焕鑫;朱俊发
  • 通讯作者:
    朱俊发

其他文献

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部分电子产额探测器研制及其在电子结构研究中的应用
  • 批准号:
    U1732150
  • 批准年份:
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  • 项目类别:
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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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