基于可交联添加剂的钙钛矿电池及其连续功率输出下的稳定性研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51903242
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0310.其他有机高分子功能材料
  • 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

Device stability, especially the operational stability under continuous power output, is a major bottleneck limiting the commercialization of perovskite solar cells (PSCs). One of the major reasons for stability issue in PSCs is the ions migration in perovskite film. Recently, we propose an in-situ crosslinking strategy to fabricate efficient and stable PSCs through the incorporation of crosslinkable additives. This additive can chemically anchor to and then crosslink at grain boundaries (GBs) in perovskite films, thus blocking the channels for ions migration. As a result, the ions migration is effectively limited in crosslinked perovskite films. The resulted PSCs exhibit good stability after continuous power output for 400 hours, which is 590 times larger than control PSCs. This work indicates that it is an effective method to improve the operational stability of PSCs through in-situ crosslinking strategy with crosslinkable additives. However, the working mechanism behind stability improvement still needs to further in-depth investigated. This project aims to fabricate operationally stable PSCs after aging over 1000 hours thorough developing new crosslinkable additives and corresponding processing methods. In this project, we plan to investigate how devices efficiency and stability vary with different additives and processing methods. Throughout this project, we will in-depth understand the relationship between devices performance and additives' chemical structure, introducing approaches or crosslinking methods. We believe our project will provide new insights and methods for the fabrication of PSCs with high efficiency and good stability.
钙钛矿电池的稳定性,尤其是连续功率输出下的工作稳定性,是制约其商业化的瓶颈问题之一。而钙钛矿薄膜中的离子移动是造成其稳定性下降的其中一个重要因素。最近申请人采用原位交联的方法,在钙钛矿薄膜中引入可交联的有机添加剂,利用添加剂在晶界处的原位交联来阻塞离子沿晶界的迁移通道,抑制钙钛矿的离子移动,使器件的工作稳定性提升590倍,实现400小时的稳定连续功率输出。该工作表明可交联添加剂及原位交联方法是提高器件工作稳定性的有效手段。但是稳定性提升的内在机制、影响因素等还需深入研究。本项目旨在此基础上,发展新型可交联添加剂及相应器件工艺,实现>1000小时的工作稳定性。围绕此目标,针对可交联添加剂,探索器件在不同添加剂和制备工艺下效率和稳定性的变化规律。通过项目实施,将从添加剂化学结构、引入工艺、交联方式等多角度理解添加剂与器件效率和稳定性之间的内在联系,为高效稳定钙钛矿电池的制备提供新的思路与方法。

结项摘要

钙钛矿电池成本低,效率高,是当前最具应用潜力的新型光伏技术。目前钙钛矿电池效率已经突破25%,稳定性是制约钙钛矿电池商业化应用的关键核心问题之一。工作稳定性,即电池在光照、负载下的连续功率输出,最接近钙钛矿电池的真实发电应用环境,是衡量钙钛矿电池稳定性的关键指标。而光照负载下,由于钙钛矿内部离子迁移的加剧,往往造成其工作稳定性的显著下降。针对此,本项目围绕钙钛矿电池的工作稳定性,针对其内部离子迁移问题,通过自交联添加剂的引入来阻挡离子的主要迁移通道-晶界,抑制离子迁移;并结合添加剂结构设计以及交联方式的优化,同步提升电池效率和稳定性。此外,在电池设计上,通过界面交联、界面异质结强化以及电极防腐等措施,进一步抑制钙钛矿内离子迁移对电子传输层以及金属电极的影响,有效提升电池效率和稳定性。通过项目实施,在国际上刷新实现效率>24%的反向钙钛矿电池(Science 2022, 375, 434),创造当时反向钙钛矿电池效率的世界记录;同时器件表现出很好的工作稳定性,光照下连续功率输出1000小时,效率衰减<10%。相关工作突破了反向电池效率长期偏低的关键瓶颈问题;证明通过合理的器件设计,完全可以实现高效率的反向电池,极大地提振了人们对于钙钛矿电池,尤其是反向钙钛矿电池的研究信心。

项目成果

期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Radical Form of PbI2: A New Defect Passivator for Efficient Perovskite Solar Cells.
  • DOI:
    10.1021/acsami.1c12764
  • 发表时间:
    2021-09
  • 期刊:
    ACS applied materials & interfaces
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Xiu-Cun Feng;Jiyao Wei;Xiaodong Li;Wenxiao Zhang;Xiaoyan Zhao;Chunyan Lu;Xuemin Guo;Junfeng Fang-Ju
  • 通讯作者:
    Xiu-Cun Feng;Jiyao Wei;Xiaodong Li;Wenxiao Zhang;Xiaoyan Zhao;Chunyan Lu;Xuemin Guo;Junfeng Fang-Ju
Constructing heterojunctions by surface sulfidation for efficient inverted perovskite solar cells
通过表面硫化构建异质结用于高效倒置钙钛矿太阳能电池
  • DOI:
    10.1126/science.abl5676
  • 发表时间:
    2022-01-28
  • 期刊:
    SCIENCE
  • 影响因子:
    56.9
  • 作者:
    Li, Xiaodong;Zhang, Wenxiao;Fang, Junfeng
  • 通讯作者:
    Fang, Junfeng
Efficient Inverted CsPbI3 Perovskite Solar Cells Fabricated in Common Air
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2022.139495
  • 发表时间:
    2022-09
  • 期刊:
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Chunyan Lu;Xiaodong Li;Xuemin Guo;Sheng Fu;Wenxiao Zhang;Haobo Yuan;Junfeng Fang
  • 通讯作者:
    Chunyan Lu;Xiaodong Li;Xuemin Guo;Sheng Fu;Wenxiao Zhang;Haobo Yuan;Junfeng Fang
Photoconductive Niox Hole Transport Layer for Efficient Perovskite Solar Cells
  • DOI:
    https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.135140
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Xiaoyan Zhao;Wenxiao Zhang;Xiuxiu Feng;Xuemin Guo;Chunyan Lu;Xiaodong Li;Junfeng Fang
  • 通讯作者:
    Junfeng Fang
Successive ionic layer adsorption and reaction processed CuSCN for efficient inverted perovskite solar cells
连续离子层吸附和反应处理的 CuSCN 用于高效倒置钙钛矿太阳能电池
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2022.166760
  • 发表时间:
    2022-08
  • 期刊:
    Elsevier
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jiyao Wei;Xuemin Guo;Hui Yang;Acan Liu;Wenxiao Zhang;Chunyan Lu;Xiaodong Li;Junfeng Fang
  • 通讯作者:
    Junfeng Fang

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其他文献

雌激素抑制内质网应激引起的血管内皮细胞凋亡及机制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国动脉硬化杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨欣;李晓冬;何小静;王彦洁
  • 通讯作者:
    王彦洁
应用匹配矩阵、因子分析和聚类分
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中西医结合学报,第4卷(2006),第4期,343-348
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李 林;李晓冬;宋剑南;房祥忠
  • 通讯作者:
    房祥忠
裂尖纳米尺度微结构及原子象研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国科学E
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李晓冬;褚武扬
  • 通讯作者:
    褚武扬
基于联盟知识获取影响的信任与契约治理的关系研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    管理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李晓冬;王龙伟
  • 通讯作者:
    王龙伟
小鼠肝癌细胞移植瘤内淋巴管的形态与亚细胞结构
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    解剖学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李晓冬;赵玲辉;张雅芳等
  • 通讯作者:
    张雅芳等

其他文献

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李晓冬的其他基金

面向反向钙钛矿电池的表面硫化构建异质结策略及其提升器件性能的机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    52 万元
  • 项目类别:
    面上项目

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

        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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