共轭D-A聚合物在钙钛矿太阳能电池空穴传输层中的应用

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61904181
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    26.0万
  • 负责人：
    孟磊
  • 依托单位：
    中国科学院化学研究所
  • 学科分类：
    F0403.半导体光电子器件与集成
  • 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

In the construction of high-performance perovskite solar cells, the selection of the hole transport material is essential, since it plays a critical role in the carrier extraction at the interface between the perovskite active layer and the hole transport layer, the subsequent hole transport and the stability of the whole device. Among many hole transport layer materials, p-type organic conjugated polymer materials have been successfully applied to the high-efficiency perovskite solar cells due to their excellent hole transport properties, stability and film morphology. This project is meant to develop a series of new conjugated D-A polymers as hole transport materials, and adopt low-temperature solution process to fabricate planar heterojunction perovskite to achieve high-efficiency perovskite solar cells, with improved the energy conversion efficiency of solar cells. The commonly seen hysteresis effect in perovskite optoelectronic devices is meant to be eliminated and the water, oxygen, light and stress stability of perovskite solar cells will be greatly improved. At the same time, the interfacial contact between organic hole transport layer and the perovskite will be systematically studied and the carrier transport mechanism in solar cells will be explored.
在高性能钙钛矿太阳能电池构建中，空穴传输层材料的选择和使用至关重要，因为其对钙钛矿活性层和空穴传输层界面处的空穴抽取和后续的空穴传输以及整个电池器件的稳定性都起着关键的作用。在众多的空穴传输层材料中，p-型有机共轭聚合物材料因其良好的空穴传输特性、稳定性和成膜性等被成功的应用于高效钙钛矿太阳能电池的构建。本项目拟合成开发新型共轭D-A聚合物空穴传输层，并采用低温溶液方法制备平面异质结钙钛矿活性层，联合构建高效钙钛矿太阳能电池，进一步提高太阳能电池的能量转换效率，消除钙钛矿光电器件中常见的迟滞现象，并大幅提升钙钛矿太阳能电池的水、氧、光、电稳定性。同时系统研究有机空穴传输层与钙钛矿的界面接触特性，探明其在太阳能电池中的载流子传输机制。

结项摘要

光电能量转换效率和器件稳定性是影响钙钛矿太阳能电池商业化的两个重要因素，其中空穴传输层材料的选择和使用对其与钙钛矿活性层界面处的空穴抽取和后续的空穴传输以及整个电池器件的稳定性都起着关键的作用，因此开发高效和高稳定性的空穴传输材料尤为紧迫。有机共轭聚合物因其优异的稳定性和化学可调的光电性质被逐渐用作高效和稳定的钙钛矿器件的空穴传输材料，但这类材料通常与钙钛矿活性层之间存在一定的匹配性问题，并且这些材料通常合成步骤复杂、合成困难、成本较高。本项目中，我们首次合成低成本的喹喔啉类的共轭聚合物用作钙钛矿太阳能电池的空穴传输层材料，并取得理想的光电转换效率和大幅提高的器件稳定性。本项目中采用低温溶液方法制备平面异质结钙钛矿活性层，联合构建高效钙钛矿太阳能电池，以提高太阳能电池的光电转换效率，消除钙钛矿光电器件中常见的迟滞现象，并大幅提升钙钛矿太阳能电池的水、氧、光、电稳定性。同时系统研究有机电子/空穴传输层与钙钛矿的界面特性，探明其在太阳能电池中的载流子传输及复合机制。通过本项目的研究，我们将基于有机聚合物空穴传输层的钙钛矿太阳能电池的光电转换效率提高至25.1%，国家计量院（NIM）的第三方认证效率为24.5%，超过计划目标，并为发展高效低成本太阳能电池奠定了重要基础。

项目成果

期刊论文数量（32）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（4）
A Quinoxaline‐Based D–A Copolymer Donor Achieving 17.62% Efficiency of Organic Solar Cells
A%20喹喔啉—基于%20D—A%20共聚物%20供体%20实现%2017.62%%20效率%20of%20有机%20太阳能%20电池
  • DOI：
    10.1002/adma.202100474
  • 发表时间：
    2021-04
  • 期刊：
    Advanced Materials
  • 影响因子：
    29.4
  • 作者：
    Can Zhu;Lei Meng;Jinyuan Zhang;Shucheng Qin;Wenbin Lai;Beibei Qiu;Jun Yuan;Yan Wan;Wenchao Huang;Yongfang Li
  • 通讯作者：
    Yongfang Li
n-Octyl substituted quinoxaline-based polymer donor enabling all-polymer solar cell with efficiency over 17%
正辛基%20取代%20喹喔啉基%20聚合物%20供体%20使能%20全聚合物%20太阳能%20电池%20with%20效率%20over%2017%
  • DOI：
    10.1016/j.scib.2022.10.005
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Science Bulletin
  • 影响因子：
    18.9
  • 作者：
    Ke Hu;Can Zhu;Shucheng Qin;Wenbin Lai;Jiaqi Du;Lei Meng;Zhanjun Zhang;Yongfang Li
  • 通讯作者：
    Yongfang Li
Two new A-D-A type small molecule acceptors based on C2v-symmetric dithienocyclopentaspiro[fluorene-9,9′-xanthene] core for polymer solar cells
两种基于C2v对称二噻吩并环五螺[芴-9,9-呫吨]核的新型A-D-A型小分子受体，用于聚合物太阳能电池
  • DOI：
    10.1016/j.orgel.2021.106120
  • 发表时间：
    2021-02
  • 期刊：
    Organic Electronics
  • 影响因子：
    3.2
  • 作者：
    Dengchen Yang;Qing Ma;Xiaojun Li;Shanshan Chen;Jinyuan Zhang;Changduk Yang;Lei Meng;Yongfang Li
  • 通讯作者：
    Yongfang Li
Constructing Monolithic Perovskite/Organic Tandem Solar Cell with Efficiency of 22.0% via Reduced Open‐Circuit Voltage Loss and Broadened Absorption Spectra
构建%20单片%20钙钛矿/有机%20串联%20太阳能%20电池%20with%20效率%20of%2022.0%%20via%20Reduced%20开路%20电压%20损耗%20和%20加宽%20吸收%20光谱
  • DOI：
    10.1002/adma.202108829
  • 发表时间：
    2022-01
  • 期刊：
    Advanced Materials
  • 影响因子：
    29.4
  • 作者：
    Shucheng Qin;Chenxing Lu;Zhenrong Jia;Yiyang Wang;Siguang Li;Wenbin Lai;Pengju Shi;Rui Wang;Can Zhu;Jiaqi Du;Jinyuan Zhang;Lei Meng;Yongfang Li
  • 通讯作者：
    Yongfang Li
Introducing Electron-Withdrawing Linking Units and Thiophene π-Bridges into Polymerized Small Molecule Acceptors for High-Efficiency All-Polymer Solar Cells
将吸电子连接单元和噻吩δ桥引入聚合小分子受体中，用于高效全聚合物太阳能电池
  • DOI：
    10.1021/acs.chemmater.1c02302
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Chemistry of Materials
  • 影响因子：
    8.6
  • 作者：
    Liuyang Zhou;Xinxin Xia;Lei Meng;Jinyuan Zhang;Xinhui Lu;Yongfang Li
  • 通讯作者：
    Yongfang Li

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其他文献

不同生物质炭对海南砖红壤性质及N_2O排放的影响
  • DOI：
    10.13758/j.cnki.tr.2017.06.016
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    土壤
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    季雅岚;索龙;解鈺;王小淇;方雅各;杨霖;赵伶茹;孟磊
  • 通讯作者：
    孟磊
制备原料及温度对生物质炭酸碱度及盐基离子含量影响
  • DOI：
    10.12101/j.issn.1004-390x(n).201704048
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  • 期刊：
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  • DOI：
    --
  • 发表时间：
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  • 作者：
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  • 通讯作者：
    何秋香
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  • DOI：
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
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  • 作者：
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  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
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  • 作者：
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  • 通讯作者：
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其他文献

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基于新型窄带隙受体的高效有机叠层太阳能电池
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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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