CuInSe量子点双功能界面修饰及电荷传输动力学研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51902019
  • 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:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Quantum dot solar cells (QDSCs) show high theoretical power conversion efficiency (44%) in view of the multiple generation effect of quantum dots (QDs). However, the power conversion efficiency of QDSCs lags much far behind the theoretical value, primarily attributable to the fact that lots of surface defects in quantum dots and the imbalanced hole and electron transfer leads to high charge recombination and low electron collection. To improve the power conversion efficiency, it is imperative to overcome kinetic barriers for charge transfer at semiconductor interfaces and repair the surface defects. Based on our research and other relative investigations, we propose to in-situ deposit a P-type double functional surface decoration layer of CuxSe on the surface of the “green” quantum dot CuInSe. Such a decoration layer would not only reduce and repair the surface defects of the quantum dots, but also accelerate the hole extraction from QDs to the electrolyte. It is anticipated that the charge collection efficiency of QDSCs will be significantly enhanced, consequently resulting in a much higher power conversion efficiency. Our research will focus on the controllable deposition of CuxSe coating layer on the interface of the QDs. And to understand the electron and hole transfer dynamics as well as the charge trapping as a function of the chemical composition, shell thickness, energy level structure of the surface decoration layer. As well as the fabrication and optimization of quantum dot sensitized solar cells with high charge collection. This research will provide theoretical support and technical guidance for the construction of next generation solar cells.
基于多激子效应,窄带隙量子点太阳能电池具有更高的理论光电转换效率。但量子点表面缺陷态密度高,且界面电荷传输不均衡导致严重的界面电荷复合,这是电池光电转换效率远低于理论值的重要原因。为此,本项目提出双功能界面修饰量子点的研究思想。拟在三元绿色CuInSe QDs敏化光阳极的表面原位生长P型半导体CuxSe界面修饰层,P型半导体CuxSe不仅作为空穴传输层,促进空穴传输,还有效钝化量子点表面缺陷。该修饰层兼具平衡界面电荷传输和抑制界面电荷复合的双重作用,将显著提高电池的电荷收集效率。为实现这一思想,本项目将重点研究:量子点界面P型半导体CuxSe原位生长及调控机理;CuxSe的化学组成、厚度、能级结构等对量子点表面缺陷和电荷传输的作用机制;深层次理解多界面下电荷输运和复合动力学过程;高电荷收集效率量子点太阳能电池的制备。该研究将为构建新型高效的太阳能电池结构提供理论支撑和技术指导。

结项摘要

CuInSe2胶体量子点是一种窄带隙半导体纳米晶,具有带隙可调节、消光系数高、响应光谱宽(300-1100 nm波长)和环境友好等优点,在光电应用领域表现出巨大的发展潜力。但是, CuInSe2胶体量子点表面的长链有机配体影响量子点薄膜电荷的传输、载流子传输不平衡、表面缺陷态密度高等问题导致严重,因此,CuInSe2胶体量子点的光电转换性能偏低。针对上述问题,本项目提出配体交换、构建P型半导体双功能界面修饰层、锰离子掺杂等方法分别提升量子点导电性、减少量子点缺陷态密度和促进空穴迁移等,进而提高了CuInSe2胶体量子点的光电性能,并进一步采用超快动力学手段等验证了上述方法对光生载流子动力学的影响机制。本项目研究丰富了光电转换相关理论,为量子点光电转化效率的提升建立了有效途径。.在本项目支持下,发表学术论文9篇,包括SCI论文8篇,EI论文1篇(邀请论文),其中第一作者论文5篇,通讯作者论文3篇。申请发明专利2项。在本项目支持下,申请人获得香江学者计划支持,并晋升副教授。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
CuInSe_2量子点的制备及光电应用研究进展
  • DOI:
    10.1038/s41594-019-0292-0
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    稀有金属
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄征;黄菲;田建军
  • 通讯作者:
    田建军
Controlled crystallinity and morphologies of 2D Ruddlesden-Popper perovskite films grown without anti -solvent for solar cells
用于太阳能电池的无反溶剂生长的 2D Ruddlesden-Popper 钙钛矿薄膜的受控结晶度和形貌
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2020.124959
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Huang Fei;Siffalovic Peter;Li Bo;Yang Shixu;Zhang Linxing;Nadazdy Peter;Cao Guozhong;Tian Jianjun
  • 通讯作者:
    Tian Jianjun
High-efficiency quantum-dot light-emitting diodes enabled by boosting the hole injection
通过增强空穴注入实现高效量子点发光二极管
  • DOI:
    10.1039/d2tc03138h
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Journal of Materials Chemistry C
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Chunyan Cheng;Aqiang Liu;Guohang Ba;Ivan Mukhin;Regina M. Islamova;Fei Huang;Wallace C. H. Choy;Jianjun Tian
  • 通讯作者:
    Jianjun Tian
Induction of Wurtzite to Zinc-Blende Phase Transformation in ZnSe Nanorods During Cu(I) Cation Exchange
Cu(I) 阳离子交换过程中纤锌矿对 ZnSe 纳米棒中闪锌矿相变的诱导
  • DOI:
    10.1021/acs.chemmater.0c04588
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Chemistry of Materials
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Huang Fei;Ning Jiajia;Duan Zonghui;Sergeev Aleks;r A.;Portniagin Arsenii;Kershaw Stephen V;Tian Jianjun;Rogach Andrey L.
  • 通讯作者:
    Rogach Andrey L.
Improving the Performance and Stability of Perovskite Solar Cells through Buried Interface Passivation Using Potassium Hydroxide
通过使用氢氧化钾进行埋入界面钝化来提高钙钛矿太阳能电池的性能和稳定性
  • DOI:
    10.1021/acsaem.1c03402
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    ACS Applied Energy Materials
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Jiuyao Du;Jifeng Yuan;Hui Wang;Fei Huang;Jianjun Tian
  • 通讯作者:
    Jianjun Tian

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其他文献

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    2024-09-14
  • 期刊:
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  • 作者:
    唐晓艳;黄菲;楼森岳
  • 通讯作者:
    楼森岳
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  • DOI:
    10.1007/978-3-030-50506-6_41
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    International Journal of Biological Macromolecules
  • 影响因子:
    8.2
  • 作者:
    黄菲;刘洋;张瑞芬;白亚娟;董丽红;刘磊;贾栩超;汪广进;张名位
  • 通讯作者:
    张名位
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    10.2495/air180411
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    动物营养学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄菲;王曦;曹云鹤
  • 通讯作者:
    曹云鹤
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邢发萍;杨柳;石海莲;黄菲;吴辉;吴晓俊
  • 通讯作者:
    吴晓俊
1961-2000年中国极端高温事件的时空特征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国海洋大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周晓;黄菲;楚合涛;胡皓;董仕;刘骞
  • 通讯作者:
    刘骞

其他文献

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黄菲的其他基金

基于非重金属ZnSe量子点的能带工程实现纯蓝光发射及高效发光二极管
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目
环境友好型近红外量子点的多重激子效应研究及光伏应用
  • 批准号:
    52011530123
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    40 万元
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目

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

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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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