基于多元硫属合金半导体纳米材料的太阳能电池制备及其性能研究

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基本信息

  • 批准号：
    51202208
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    李红星
  • 依托单位：
    湘潭大学
  • 学科分类：
    E0207.无机非金属半导体与信息功能材料
  • 结题年份：
    2015
  • 批准年份：
    2012
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

由于合金半导体材料在新型可调谐光电子器件上的重要应用，半导体合金纳米结构已成为半导体纳米材料和器件领域的研究热点和近期的主要发展方向之一。本申请在已成功制备CdSxSe1-x,ZnxCd1-xSe，Cu-Bi-S等新型一维多元硫属合金半导体纳米结构的基础上，采用竖直衬底移动沉积技术在透明导电基底上制备出CdSxSe1-x合金组份沿ZnO纳米线表面径向呈梯度分布的核-多壳层纳米线薄膜阵列，研究这种复合纳米结构中壳层组份与禁带宽度，光学性质以及光伏响应之间的渐变关系；研究该复合结构薄膜电极的光电化学性能和光伏太阳能电池性能；基于以上n-型复合结构与p-型铜基窄带隙合金半导体(如：Cu-Bi-S和Cu2ZnSnS4)的结合，构造PN双结叠层太阳能电池，并研究这种叠层太阳能电池的基本性能参数(如：I-V曲线，量子效率和光电转换效率等)，为设计高性能的光伏太阳能电池提供指导和实验依据。

结项摘要

纳米合金半导体由于其可调谐的禁带宽度，在新型光电子及微纳能源器件方面有重要的潜要在应用。本项目以多元硫属合金半导体纳米材料为基础，探索硫属合金半导体材料在光电能源器件方面的应用，系统研究了其作为光电化学太阳能电池吸收层的优缺点。实验证明合金硫化物，如:CdSxSe1-x, Cu(InxGa1-x)S2等这些合金材料的光吸收性能和由相关材料构筑的光伏器件的光电转换性能与其化学组份有密切的关系，同时揭示了不同硫属合金化合物光电化学太阳能电池中光生电荷分离与复合效率。初步建立了ZnSe/CdS/ZnSe@TiO2等多重敏化宽光谱半导体光伏薄膜的光管理模型。我们系统研究了CdSSe体系以及CdSTe体系与TiO2纳米线阵列所构成的异质结材料的光电转换性能，系统研究了Cu(InxGa1-x)S2系列薄膜器件的光电性质，成功制备出具有中间带隙的Ti掺杂的CuGaS2并表现出了优良的光电性能。在纳米半导体光电化学太阳能利用方面提出了一种集析氧电催化与吸光基质为一体来综合提升复合异质结光化学电池性能及稳定性的新方法。研究表明通过在CdS/TiO2光电极表面修饰一层具有自修复能力的立方烷结构Co-Pi，可以将复合光电极的光电转换效率提高至纯TiO2的3.4倍，同时其持续工作能力依然保持在初始时刻的72%，这种方法类似于植物光合作用的析氧过程，通过人工控制界面反应动力学过程来提高CdS/TiO2电极材料的光电转换效率和抗光腐蚀能力。在改良TiO2及其复合结构材料的空穴传输性能方面做出了初步尝试并取得可靠的实验结果，我们发展的Co-Pi可以在较宽的PH值范围内较大地提升TiO2的光电性能。这些工作对研制具有自主知识产权的高转换效率光电化学太阳能光伏器件提供了一定的实验依据，也为本课题小组在未来科研方面起到了很好的导向作用。

项目成果

期刊论文数量（13）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Investigation of a novel intermediate band photovoltaic material with wide spectrum solar absorption based on Ti-substituted CuGaS2
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  • DOI：
    10.1016/j.solener.2014.02.046
  • 发表时间：
    2014-05-01
  • 期刊：
    SOLAR ENERGY
  • 影响因子：
    6.7
  • 作者：
    Lv, Xinxin;Yang, Sui;Zhong, Jianxin
  • 通讯作者：
    Zhong, Jianxin
In situ shape and phase transformation synthesis of Co3S4 nanosheet arrays for high-performance electrochemical supercapacitors
用于高性能电化学超级电容器的Co3S4纳米片阵列的原位形状和相变合成
  • DOI：
    10.1039/c3ra44237c
  • 发表时间：
    2013-01-01
  • 期刊：
    RSC ADVANCES
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Chen, Qiong;Li, Hongxing;Zhong, Jianxin
  • 通讯作者：
    Zhong, Jianxin
Vertically aligned TiO2/(CdS, CdTe, CdSTe) core/shell nanowire array for photoelectrochemical hydrogen generation
用于光电化学制氢的垂直排列的TiO2/(CdS、CdTe、CdSTe)核/壳纳米线阵列
  • DOI：
    10.1016/j.jpowsour.2015.01.071
  • 发表时间：
    2015-04
  • 期刊：
    Journal of Power Sources
  • 影响因子：
    9.2
  • 作者：
    Qiong Chen;Sui Yang;Hongxing Li;Jianxin Zhong
  • 通讯作者：
    Jianxin Zhong
Synthesis, characterization and electrostatic properties of WS2 nanostructures
WS2纳米结构的合成、表征和静电性能
  • DOI：
    10.1063/1.4875915
  • 发表时间：
    2014-05-01
  • 期刊：
    AIP ADVANCES
  • 影响因子：
    1.6
  • 作者：
    Fan, Yinping;Hao, Guolin;Zhong, Jianxin
  • 通讯作者：
    Zhong, Jianxin
Composition-optimized TiO2/CdSxSe1-x core/shell nanowire arrays for photoelectrochemical hydrogen generation
用于光电化学制氢的成分优化的 TiO2/CdSxSe1-x 核/壳纳米线阵列
  • DOI：
    10.1063/1.4901001
  • 发表时间：
    2014-11
  • 期刊：
    JOURNAL OF APPLIED PHYSICS
  • 影响因子：
    3.2
  • 作者：
    Guanjie Ai;Rong Mo;Hang Xu;Qian Chen;Sui Yang;Hongxing Li;Jianxin Zhong
  • 通讯作者：
    Jianxin Zhong

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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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