体相异质结与同轴P-N结无机纳米晶阵列相结合制备有机聚合物太阳能电池

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51302130
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0207.无机非金属半导体与信息功能材料
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

This project was preparing a new type of organic polymer solar cells with bulk-heterojunction and coaxial P-N junction inorganic nanocrystal arrays. Coaxial P-N junction inorganic nanocrystal arrays were synthesized via hydrothermal or template method by selecting appropriate P- and N-type inorganic nanocrystalline materials, which not only providing a shortcut for the electronic transmission, but also improving the absorption of solar energy. By adjusting the diameter, height and array pitch of coaxial P-N junction inorganic nanocrystalline arrays, the conjugated polymer/PCBM blends would well be filled into these arrays to form the active layer by spin coating. Then, the conjugated polymer/PCBM was driven self-assembly because of the orientation of liquid crystal (LC) phase and the interaction between LC molecules and the surface of coaxial P-N junction inorganic nanocrystal arrays. Furthermore, the arrays pitches were controlled within the dimensions of the exciton diffusion length to achieve nanometer scale microphase separation of the conjugated polymer/PCBM bulk-heterojunction and realize precise control of the morphology of the entire active layer, thereby inhibiting the exciton recombination, improving the charge generation, diffusion and transmission efficiency. It was promising to obtain organic polymer solar cells with high power conversion efficiency (PCE) by selecting electron donor conjugated polymers with different band gaps.
采用同轴P-N结无机纳米晶阵列与体相异质结相结合制备新型有机聚合物太阳能电池。通过选择合适的P型和N型无机纳米晶材料,采用水热法或模板法合成同轴P-N结无机纳米晶阵列,不仅为电子的传输提供捷径,还提高了对太阳能的吸收。通过调节同轴P-N结无机纳米晶阵列的直径、高度、阵列间距及其形貌,把共轭聚合物/PCBM通过旋涂甩膜方式填充阵列间形成活性层,再利用小分子液晶与同轴P-N结无机纳米晶阵列表面的相互作用和液晶的取向诱导作用,使表面富集液晶小分子的同轴P-N结无机纳米晶阵列发生自组装性驱动共轭聚合物/PCBM的有序堆砌。将同轴P-N结无机纳米晶阵列间距控制在激子扩散长度的尺寸范围,实现体相异质结给体/受体的纳米级微相分离,实现对整个活性层微观形貌的精确控制,从而抑制激子的复合,提高电荷的产生、扩散和传输效率。选择不同带隙的电子给体共轭聚合物制备得到高效率的有机聚合物太阳能电池。

结项摘要

该项目已在该项目已在Macromolecules (IF: 5.554); J. Mater. Chem. C (IF: 5.066); ACS Appl. Mater. Interfaces (IF: 7.145)等刊物上发表SCI论文19篇,其中影响因子大于3 以上16篇,影响因子大于5 以上7篇。作为第2完成人获江西省自然科学二等奖1项。提出了可控制备不同尺寸形貌(球状、棒状、支化状、四足体状、阵列)的无机纳米晶以及利用有机材料(液晶分子、有机染料等)修饰纳米晶构建有机聚合物太阳能电池的电子传输层,有效地提高了其电子传输效率以及与活性层和电极的界面接触面积,有利于激子的产生、分离与传输,并实现了器件性能显著提高至8.0%(Phys. Chem. Chem. Phys. 2016; J. Mater. Chem. C 2015; Org. Electron. 2015; RSC Adv. 2015; ACS Appl. Mater. Interfaces 2014)。提出了热致液晶共轭聚合物为模板原位生长纳米晶,控制纳米晶尺寸和形貌,提高杂化器件光电转化效率(Solar Energy 2016)。嵌段自组装原位制备杂化纳米纤维结构,最大化异质结界面(Macromolecules 2014)。嵌段共轭聚合物通过弱键协同自组装,构建双连续取向杂化异质结界面,提高界面激子分离效率(ACS Appl Mater Interfaces 2013)。侧链嵌段聚噻吩自组装调控异质结界面,改善电极界面欧姆接触,调节电极功函,器件效率提高至7.3%( J. Mater. Chem. C 2014)。

项目成果

期刊论文数量(19)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Self-assembled buffer layer from conjugated diblock copolymers with ethyleneoxide side chains for high efficiency polymer solar cells
用于高效聚合物太阳能电池的具有环氧乙烷侧链的共轭二嵌段共聚物的自组装缓冲层
  • DOI:
    10.1039/c4tc01388c
  • 发表时间:
    2014-01-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Shi, Yueqin;Tan, Licheng;Chen, Yiwang
  • 通讯作者:
    Chen, Yiwang
Interfacial engineering of ZnO nanoarrays as electron transport layer for polymer solar cells
  • DOI:
    10.1016/j.orgel.2015.08.014
  • 发表时间:
    2015-11
  • 期刊:
    Org. Electron.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xiangchuan Meng;Licheng Tan;Xingxing Shen;Chen, Yiwang
  • 通讯作者:
    Chen, Yiwang
3-Dimentional ZnO/CdS nanocomposite with high mobility as efficient electron transport layer for inverted polymer solar cells
具有高迁移率的三维 ZnO/CdS 纳米复合材料作为倒置聚合物太阳能电池的高效电子传输层
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Phys. Chem. Chem. Phys.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Ying Wang;Licheng Tan;Lie Chen;Yiwang Chen
  • 通讯作者:
    Yiwang Chen
Enhanced grain size of organic halide perovskite by sulfonate-carbon nanotubes incorporation for high performance perovskite solar cells
通过掺入磺酸盐-碳纳米管提高有机卤化物钙钛矿的晶粒尺寸,用于高性能钙钛矿太阳能电池
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Chem. Commun.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Qingxia Fu;Ting Ji;Xiaotian Hu;Yiwang Chen
  • 通讯作者:
    Yiwang Chen
Pure- or mixed-solvent assisted treatment for crystallization dynamics of planar lead halide perovskite solar cells
纯溶剂或混合溶剂辅助处理平面卤化铅钙钛矿太阳能电池的结晶动力学
  • DOI:
    10.1016/j.solmat.2016.06.011
  • 发表时间:
    2016-10-01
  • 期刊:
    SOLAR ENERGY MATERIALS AND SOLAR CELLS
  • 影响因子:
    6.9
  • 作者:
    Huang, Zengqi;Duan, Xiaopeng;Chen, Yiwang
  • 通讯作者:
    Chen, Yiwang

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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:
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  • 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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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

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          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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