溶液压合静扩散方法制备高效稳定的钙钛矿太阳能电池

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51663015
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    42.0万
  • 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:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The external factors such as moisture, oxygen, temperature, UV light, etc. result in an obvious reduced efficiency of perovskite solar cells (PSCs). Thus, it’s imminent to find a solution to improve the stability of PSCs. The subsequent encapsulation of the fabricated devices is extremely necessary for stable PSCs. In this work, we propose a solution-processed press-diffusion method to simultaneously fabricate and encapsulate PSCs devices. The devices are fabricated by pressing two perovskite films on different substrates, which effectively prevent water and oxygen. For the diffusion property between perovskites upon heating process, the morphologies with perfect crystals and less pin-hole can be formed. This method can achieve the whole device solution-processed preparation, which reduces the preparation cost from evaporating electrode under high vacuum and contributes to large-scale processing. The morphology and crystallinity of the perovskite layers from one-step or two-step methods need to be studied. Introduction of solvent or additives may increase the interfacial contact, which is in favor of effectively transporting charges. Double heterojunction perovskite solar cells with appropriate band gaps, carrier diffusion length and carrier separation efficiency can be fabricated by choosing different halogen anions and cations. Moreover, by pressing the buffer layers from the front and back perovskite cells, the highly efficient and stable tandem PSCs can been prepared to further capture more solar light.
水氧、温度、紫外光照等外界条件会导致钙钛矿电池效率衰减严重,因此寻找一种解决钙钛矿太阳能电池器件稳定性的方案迫在眉睫。本项目拟采用溶液压合静扩散的方法同时实现钙钛矿太阳能电池的制备和封装工艺,通过两块基底之间的压合及加热控制上下两层钙钛矿材料之间的扩散融合,从而形成晶粒完善且无孔洞的钙钛矿层,有效地阻挡外界的水氧达到封装效果。此方法能够实现整个器件全溶液加工制备,降低了高真空蒸镀电极产生的制备成本。研究一步法和两步法钙钛矿压合过程中形貌和结晶性变化,通过溶剂或者添加物的引入提高界面接触,实现钙钛矿层之间电荷的有效传输。研究压合不同卤素/阳离子的钙钛矿层形成的双层异质结钙钛矿太阳能电池中垂直分布的钙钛矿的带隙、载流子扩散长度和载流子分离效率。分别制备钙钛矿前电池和后电池,通过压合缓冲层,改善钙钛矿对太阳光的捕获能力,获得高效稳定的钙钛矿串联电池。

结项摘要

该项目已在Adv. Mater. (IF=27.398), Adv. Energy Mater. (IF=25.245), Adv. Funct. Mater. (IF=16.836), Adv. Sci. (IF=15.840), ACS Appl. Mater. Interfaces (IF=8.758), Chem. Commun. (IF=5.996) 等期刊发表SCI论文15篇,其中封面论文3篇,影响因子10.0以上7篇。编著《钙钛矿太阳电池》专著1部。获授权发明专利7项。获2020年度江西省自然科学奖二等奖(排名第一,已公示)、2019年度教育部自然科学二等奖(排名第三)。本项目采用溶液压合静扩散的方法同时实现钙钛矿太阳能电池的制备和封装工艺。通过两块基底之间的压合及加热控制上下两层钙钛矿材料之间的扩散融合,从而形成晶粒完善且无孔洞的钙钛矿层,有效地阻挡外界的水氧达到封装效果。此方法能够实现整个器件全溶液加工制备,降低了高真空蒸镀电极产生的制备成本。项目研究了钙钛矿压合过程中形貌和结晶性变化,通过溶剂处理提高界面接触,实现钙钛矿层之间电荷的有效传输(Org. Electron. 2017)。研究了柔性自封装工艺成功制备了超柔性结构钙钛矿太阳电池,使其具有出色的压皱耐受性和水浸泡性(Chem. Commun. 2021, in revision)。研究了自粘性聚乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)胶反溶剂处理钝化钙钛矿缺陷,并改善钙钛矿与电子传输层之间结合力,提高器件阻水性和机械弯折性(Adv. Funct. Mater. 2019a)。另外,还针对钙钛矿太阳电池界面缺陷修复和增韧开展了系列研究,实现了整个钙钛矿太阳电池器件具有优异的弯折稳定性(Adv. Mater. 2020, Adv. Energy. Mater. 2019, Adv. Funct. Mater. 2019b/2017, Adv. Sci. 2019/2018, Chem. Commun. 2020/2019)。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(1)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(10)
Self-encapsulated Semi-transparent Perovskite Solar Cells with Water-soaked Stability and Metal-free Electrode
具有水浸泡稳定性和无金属电极的自封装半透明钙钛矿太阳能电池
  • DOI:
    10.1016/j.orgel.2017.06.023
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Organic Electronics
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Tan Licheng;Liu Cong;Huang Zengqi;Zhang Yong;Chen Lie;Chen Yiwang
  • 通讯作者:
    Chen Yiwang
Recent Progress on the Long-Term Stability of Perovskite Solar Cells.
钙钛矿太阳能电池长期稳定性研究进展
  • DOI:
    10.1002/advs.201700387
  • 发表时间:
    2018-05
  • 期刊:
    Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Fu Q;Tang X;Huang B;Hu T;Tan L;Chen L;Chen Y
  • 通讯作者:
    Chen Y
Flexible perovskite solar cells: device design and perspective
柔性钙钛矿太阳能电池:器件设计和前景
  • DOI:
    10.1088/2058-8585/ab556e
  • 发表时间:
    2020-02
  • 期刊:
    Flexible and Printed Electronics
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Long Juan;Huang Zengqi;Zhang Jiaqi;Hu Xiaotian;Tan Licheng;Chen Yiwang
  • 通讯作者:
    Chen Yiwang
Regulated Crystallization of Efficient and Stable Tin-Based Perovskite Solar Cells via a Self-Sealing Polymer
通过自密封聚合物调控高效稳定的锡基钙钛矿太阳能电池的结晶
  • DOI:
    10.1021/acsami.0c01311
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Liu Gengling;Liu Cong;Lin Zhuojia;Yang Jia;Huang Zengqi;Tan Licheng;Chen Yiwang
  • 通讯作者:
    Chen Yiwang
Controlling Crystal Growth via an Autonomously Longitudinal Scaffold for Planar Perovskite Solar Cells
通过自主纵向支架控制平面钙钛矿太阳能电池的晶体生长
  • DOI:
    10.1002/adma.202000617
  • 发表时间:
    2020-05-25
  • 期刊:
    ADVANCED MATERIALS
  • 影响因子:
    29.4
  • 作者:
    Duan, Xiaopeng;Li, Xiang;Chen, Yiwang
  • 通讯作者:
    Chen, Yiwang

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其他文献

锂电池用嵌段共聚物电解质的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    应用化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    许裕忠;童永芬;谈利承;陈义旺
  • 通讯作者:
    陈义旺

其他文献

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两步法钙钛矿固-液相界面反应适配性及高效结晶调控研究
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相似海外基金

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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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