有机-无机杂化钙钛矿光伏材料的相变机制及带隙调控

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11504146
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2003.凝聚态物质输运性质
  • 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

Solar photovoltaic power generation is to solve the increasingly serious energy and environment problem in current state. An effective methods is applied the organic-inorganic perovskite solar cells, which has achieved the photoelectric conversion efficiency of surge in just a few years. Of course, it is the most poplar and the highlights in energy research at present. Recently, it is devepoped a lot depend on the experimental research, which effectively promote the materials and devices designs, deepened to the complex system of charge generation and transport process of research, enhance the different crossover development in the field of photoelectric. But, at the same time, theoretical research and its mechanism remains to be further lacked. This project intends to through the organic-inorganic hybrid perovskite materials (CH3NH3PbX3) in the first principles calculation on the three phase structure of organic-inorganic perovskite. Using the first principle calculation for energy of organic ion at different orientation, by comparing the phonon spectrum and thermodynamic interpretation or reveal different crystal structure of the phase stability and mechanism of phase transformation. For MA+ and FA+ ions to form laminated will improve the working mechanism of the photovoltaic performance of the materials. Moreover, to control its band gap and select the doped element, we can get a suitable band gap to get more light from sun. We plan to know the mechanism of the excellent photovoltaic properties of organic-inorganic hybrid perovskite, which would help us to discover or increasing the properties of new solar cel materials from electron-atom view. All of the research would help us to explore the new type of low cost, high efficiency photovoltaic material.
太阳能光伏发电是解决目前日益严重的能源与环境问题的一种有效手段,有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池, 在短短几年内实现了光电转换效率的飙升,成为目前新型太阳能电池的研究热点之一。 实验研究有效促进了材料和器件设计, 加深了对复杂体系的电荷产生、输运过程的研究, 增强了不同光电领域的交叉发展, 但同时理论研究和机理有待进一步加强。本项目拟通过有机-无机杂化钙钛矿材料(CH3NH3PbX3)中主要存在的三种相结构展开理论计算研究,采用第一原理计算获得有机离子不同取向的能量,通过研究声子谱和热力学解释或揭示相稳定性及不同晶体结构的相变机制。针对MA+离子和FA+离子形成叠层会提高材料的光伏性能进行工作机理研究,阐明其带隙调控机制,以及通过高通量计算选择和预测不同阴阳离子对钙钛矿光学性质的影响规律,从电子-原子层次上探索与改进新型钙钛矿太阳能材料,相关研究能够加速实现低成本、高效率的新型光伏材料。

结项摘要

太阳能光伏发电是解决目前日益严重的能源与环境问题的一种有效手段,有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池, 在短短几年内实现了光电转换效率的飙升,成为目前新型太阳能电池的研究热点之一。实验研究有效促进了材料和器件设计, 加深了对复杂体系的电荷产生、输运过程的研究, 增强了不同光电领域的交叉发展, 但同时理论研究和机理有待进一步加强。本项目通过第一性原理计算对有机-无机杂化钙钛矿材料光电转换进行深入研究的同时,提出了几种新型的有机-无机杂化钙钛矿材料,包括CH3NH3CdxPb1-xI3、CH3NH3MgxPb1-xI3、零维钙钛矿材料等,并详细研究了其光学、力学性质。不仅在理论方面,本项目在实验方面也取得了突破。开发了几种有机无机杂化钙钛矿单晶的制备技术,并成功生长出超过1厘米的大尺寸有机无机杂化钙钛矿单晶。利用钙钛矿单晶,本项目对其诸多性质进行探究,发现其具有超低热导与超高热膨胀,从热学性能方面对提高钙钛矿器件本征稳定性提出指导,同时提出了钙钛矿材料在热电材料方面的应用潜力。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(3)
会议论文数量(0)
专利数量(7)
A review on low dimensional metal halides: Vapor phase epitaxy and physical properties
低维金属卤化物综述:气相外延和物理性质
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2017-11-14
  • 期刊:
    JOURNAL OF MATERIALS RESEARCH
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Hu, Yang;Guo, Yuwei;Shi, Jian
  • 通讯作者:
    Shi, Jian
CH3NH3Pb1-xMgxI3 perovskites as environmentally friendly photovoltaic materials
CH3NH3Pb1-xMgxI3钙钛矿作为环保光伏材料
  • DOI:
    10.1063/1.5006241
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    AIP Advances
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Zhang Y. D.;Feng J.
  • 通讯作者:
    Feng J.
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  • DOI:
    10.1021/acs.jpcc.7b10629
  • 发表时间:
    2017-12-07
  • 期刊:
    JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Hu, Mingyu;Ge, Chunyu;Feng, Jing
  • 通讯作者:
    Feng, Jing
Remote Phononic Effects in Epitaxial Ruddlesden-Popper Halide Perovskites
外延 Ruddlesden-Popper 卤化物钙钛矿中的远程声子效应
  • DOI:
    10.1021/acs.jpclett.8b02763
  • 发表时间:
    2018-12-06
  • 期刊:
    JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY LETTERS
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Chen, Zhizhong;Wang, Yiping;Shi, Jian
  • 通讯作者:
    Shi, Jian
Ultralow Thermal Conductivity and Ultrahigh Thermal Expansion of Single-Crystal Organic-Inorganic Hybrid Perovskite CH3NH3PbX3 (X = CI, Br, I)
单晶有机-无机杂化钙钛矿 CH3NH3PbX3 (X = CI, Br, I) 的超低导热率和超高热膨胀
  • DOI:
    10.1021/acs.jpcc.8b05919
  • 发表时间:
    2018-07-19
  • 期刊:
    JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Ge, Chunyu;Hu, Mingyu;Feng, Jing
  • 通讯作者:
    Feng, Jing

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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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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