基于柔性Mo衬底的无Cd环保型Cu2ZnSnS4薄膜太阳电池研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61574038
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    程树英
  • 依托单位：
    福州大学
  • 学科分类：
    F0403.半导体光电子器件与集成
  • 结题年份：
    2019
  • 批准年份：
    2015
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Solar cells with high efficiency, low-cost, friendly-environment and portability will be an important research direction in the future. In this proposal, our object is to develop flexible and environment-friendly Cu2ZnSnS4 (CZTS) thin film solar cells without toxic Cd. Based on flexible Mo foil substrates and Cd-free Zn(O,S) buffer layers, the preparation and photovoltaic properties of CZTS/Zn(O,S) heterojunctions and solar cells will be investigated. CZTS and Zn(O,S) films with variable O/S ratio will be deposited successively on the Mo foil substrates by sol-gel method and chemical bath deposition and then sulphurization (or annealing) to obtain CZTS/Zn(O,S) heterojunctions. The influences of preparation process on the constitutes, micro-structures and photoelectrical properties of the CZTS/Zn(O,S) heterojunctions will be explored. The interfacial characteristics, energy band diagram, transportation mechanism and effective collection of the carriers in the CZTS/Zn(O,S) heterojunction will be clarified. By combining the theoretical simulation with the experimental exploration, the internal relations among the fabrication process, device structures, surfaces, interfaces, physical parameters, and the photovoltaic performances of CZTS solar cells will be revealed in order to obtain flexible and Cd-free CZTS solar cells with an efficiency larger than 5% . The research result will be of important scientific significance for developing new types of green and environment-friendly solar cells.
高效、廉价、环保、便携的太阳电池将是未来发展的重要方向。本项目拟以柔性无Cd环保型Cu2ZnSnS4（CZTS）薄膜太阳电池为研究目标，提出以柔性钼箔为衬底和以Zn(O,S)为缓冲层，研究CZTS/Zn(O,S)异质结及其太阳电池的制备工艺和光电性能。拟利用溶胶凝胶法和化学浴法与热处理工艺相结合在柔性Mo衬底上先后制备CZTS和O/S比例可调的Zn(O,S)薄膜，构建CZTS/Zn(O,S)异质结，探究薄膜的制备工艺对该异质结的组成、微结构和光电性能的影响规律，阐明该异质结的界面特性、能带结构、载流子输运和有效收集等相关问题。将理论模拟与实验研究相结合，揭示CZTS太阳电池的制备工艺、表面、界面、膜层结构和物理参数与其性能的内在联系，以期获得效率高于5%的无Cd柔性CZTS太阳电池，研究结果对发展新型的绿色环保太阳电池将有重要的科学意义。

结项摘要

高效、廉价、环保、便携的太阳电池将是未来发展的重要方向。本项目以柔性无Cd环保型Cu2ZnSnS4（CZTS）薄膜太阳电池为研究目标，对Zn(S,O)、In2S3等缓冲层的制备与掺杂改性及其与CZTS形成的异质结（如Zn(O,S)/CZTS、In2S3/CZTS等）带阶进行了系统研究；用SCAPS仿真了分别以Zn(S,O)和In2S3作为CZTS太阳电池的缓冲层时，电池性能与其膜层结构和物理参数之间的相互关系，获得了优化条件下相关的物理参数；对结构为SLG/Mo/CZTS/In2S3/i-ZnO/ZnO:Al的CZTS太阳电池，在优化条件下其效率可达19.28%。用Ag+微量取代Cu+，在柔性Mo衬底上研制了(Cu1-xAgx)2ZnSnSe4(CAZTSSe)太阳电池，其效率从4.34%提升至6.24%，且开压损耗减少了67mV；通过进一步优化硒化条件获得致密、结晶良好的CZTSSe薄膜，制备出转化效率为6.78%的高柔性CZTSSe太阳电池。阐明了异质结中的界面特性、带隙匹配、异质结过渡、载流子输运和有效收集、以及界面复合机理等相关问题。发表学术论文20篇，全部被SCI或EI收录，授权发明专利10件，培养了研究生6人，出席国内和国际重要学术会议15人次。

项目成果

期刊论文数量（20）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（10）
Short-term power prediction for photovoltaic power plants using a hybrid improved Kmeans-GRA-Elman model based on multivariate meteorological factors and historical power datasets
基于多元气象因素和历史功率数据集的混合改进Kmeans-GRA-Elman模型的光伏电站短期功率预测
  • DOI：
    10.1016/j.enconman.2018.10.015
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Energy Conversion and Management
  • 影响因子：
    10.4
  • 作者：
    Peijie Lin;Zhouning Peng;Yunfeng Lai;Shuying Cheng;Zhicong Chen;Lijun Wu
  • 通讯作者：
    Lijun Wu
Effect of deposited temperatures of the buffer layer on the band offset of CZTS/In2S3 heterostructure and its solar cell performance
缓冲层沉积温度对CZTS/In2S3异质结构能带偏移及其太阳能电池性能的影响
  • DOI：
    10.1088/1674-1056/26/4/046802
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Chinese Physics B
  • 影响因子：
    1.7
  • 作者：
    Yu Jinling;Zheng Zhongming;Dong Limei;Cheng Shuying;Lai Yunfeng;Zheng Qiao;Zhou Haifang;Jia Hongjie;Zhang Hong
  • 通讯作者：
    Zhang Hong
High flexible Cu2ZnSn(S,Se)4 solar cells by green solution-process
采用绿色溶液工艺的高柔性 Cu2ZnSn(S,Se)4 太阳能电池
  • DOI：
    10.1016/j.solener.2018.11.030
  • 发表时间：
    2019-01-01
  • 期刊：
    SOLAR ENERGY
  • 影响因子：
    6.7
  • 作者：
    Yan, Qiong;Cheng, Shuying;Wu, Sixin
  • 通讯作者：
    Wu, Sixin
Prospects of Zn(O,S) as an alternative buffer layer for Cu2ZnSnS4 thin-film solar cells from numerical simulation
从数值模拟看Zn(O,S)作为Cu2ZnSnS4薄膜太阳能电池替代缓冲层的前景
  • DOI：
    10.1049/mnl.2016.0130
  • 发表时间：
    2016-07
  • 期刊：
    Micro & Nano Letters
  • 影响因子：
    1.3
  • 作者：
    Zhang Hong;Cheng Shuying;Yu Jinling;Zhou Haifang;Jia Hongjie
  • 通讯作者：
    Jia Hongjie
Effects of sulfurization time and H2S concentration on electrical properties of Cu2ZnSnS4 films prepared by sol-gel method
硫化时间和H2S浓度对溶胶-凝胶法制备Cu2ZnSnS4薄膜电性能的影响
  • DOI：
    10.1016/j.materresbull.2015.08.017
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    Materials Research Bulletin
  • 影响因子：
    5.4
  • 作者：
    Long Bo;Cheng Shuying;Zheng Qiao;Yu Jinling;Jia Hongjie
  • 通讯作者：
    Jia Hongjie

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其他文献

合成参数对MOCVD法生长氧化锌纳米针的影响
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  • 作者：
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  • 发表时间：
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    陆培民
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    --
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    福州大学学报(自然科学版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    林文城;陈志聪;吴丽君;林培杰;吴越;程树英
  • 通讯作者：
    程树英

其他文献

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程树英的其他基金

Cu2ZnSnS4/In2S3异质结的光伏特性及载流子输运机理研究
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SnS薄膜的掺杂改性及其在太阳电池上的应用
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相似国自然基金

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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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