提高硅/有机杂化太阳电池转换效率和器件稳定性的界面修饰和结构优化

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61804070
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    刘奇明
  • 依托单位：
    兰州大学
  • 学科分类：
    F0403.半导体光电子器件与集成
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Transparent conductive conjugated polymer PEDOT:PSS/c-Si hybrid solar cells which combined inorganic crystals with high stability, excellent semiconductor properties and well-developed producing technology and organic materials with outstanding flexibility, tunable band structure and simple fabrication process, have been developed recently to realize highly efficient photovoltaic devices that are easily and inexpensively fabricated. For further improvement of device performance, that means power conversion efficiency and device stability, we will mainly focus on promotion of optoelectronic properties of PEDOT:PSS thin films and optimization of device structure. Kinds of organic solvent and neutral surfactants will be employed in PEDOT:PSS precursor solution with different concentrations to clarify its effect on optoelectronic properties of resulted PEDOT:PSS thin films.. Meanwhile, post-treatment of spin-coated PEDOT:PSS will also need to be precisely investigated to yield PEDOT:PSS/Si hybrid solar cells with higher power conversion efficiency, especially the higher fill-in factor up to 0.80. Additionally, insertions of hole and electron transport materials at PEDOT:PSS/Ag(Anode) and N-Si/Al(Cathode) interfaces, respectively, are highly imperative to optimize device band diagrams and interfaces to improve the photovoltaic performances of PEDOT:PSS/Si hybrid solar cells. Finally, based on the aforementioned fabrication method of PEDOT:PSS and proper carrier transport materials we could observe, we will manufacture PEDOT:PSS/Si hybrid solar cells with back contacted electrodes to avoid the incident loss and UV degradation of PEDOT:PSS thin films and realize the highly efficient PEDOT:PSS/Si hybrid solar cells with outstanding light-soaking stability.
透明导电聚合物PEDOT:PSS/Si杂化太阳电池集成了晶硅半导体优异的稳定性和成熟的制备工艺，有机半导体优良的结构可塑性、容易的能带结构调制和简单的制备工艺，不但实现了较高的转换效率，而且大幅降低了器件成本。为了进一步提高杂化太阳电池的转换效率和稳定性，本项目将着眼于聚合物的改性和器件结构的优化，研究制备不同组分的前驱溶液，改善旋涂后处理工艺，探究制备工艺对PEDOT:PSS薄膜光电特性的影响，使电池的填充因子提高到0.80。分别在PEDOT:PSS/银电极和Si/铝电极界面，用溶液法制备空穴和电子传输材料，优化器件的能带结构和界面特性，提高电池的转换效率。在此基础上，探索制备背接触型杂化太阳电池以避免聚合物的入射光损失和紫外光照退化，提高电池的转换效率和稳定性。最终制备出高效稳定的PEDOT:PSS/Si杂化太阳电池。

结项摘要

使用透明导电聚合物作为窗口层和激发层的硅基杂化太阳电池近年来很受关注。为了进一步提高杂化太阳电池的转换效率和稳定性，本项目着眼于聚合物的改性和器件结构的优化，研究制备了不同组分的前驱溶液，改善了旋涂后处理工艺，探究了制备工艺对PEDOT:PSS薄膜光电特性的影响，使PEDOT：PSS薄膜光电性能大幅提升，从而改善了PEDOT：PSS/Si杂化太阳电池光电转换效率。进一步的，在PEDOT:PSS/银电极，用溶液法制备了空穴传输材料，优化器件的能带结构和界面特性，提高了电池的转换效率。同时，该项目尝试了Ag/PCBM/Si/Au结构的基于p型硅衬底的杂化太阳电池制备，实验发现该结构具有一定光电转效率，说明基于p型硅的杂化太阳电池同样值得关注。

项目成果

期刊论文数量（7）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
Twenty Percent Efficiency Crystalline Silicon Solar Cells with Solution-Processed Electron-Selective Contacts
具有溶液处理电子选择性触点的 20% 效率晶体硅太阳能电池
  • DOI：
    10.1021/acsaem.1c00041
  • 发表时间：
    2021-03
  • 期刊：
    ACS Applied Energy Materials
  • 影响因子：
    6.4
  • 作者：
    Wang Zilei;He Jian;Wang Wenjie;Lin Hao;Xu Zhiyuan;Liu Qiming;Peng Shanglong;Hou Juan;He Deyan;Gao Pingqi
  • 通讯作者：
    Gao Pingqi
Improvement of the Optoelectrical Properties of a Transparent Conductive Polymer via a Simple Mechanical Pressure Treatment
通过简单的机械压力处理改善透明导电聚合物的光电性能
  • DOI：
    10.1021/acsomega.0c00355
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    ACS Omega
  • 影响因子：
    4.1
  • 作者：
    Yonggang Zhao;Hao Su;Qiming Liu;Li Zhang;Mingzhi Lv;Chaohui Jiao;Pu Cheng;Dequan Liu;Deyan He
  • 通讯作者：
    Deyan He
Bridging for Carriers by Embedding Metal Oxide Nanoparticles in the Photoactive Layer to Enhance Performance of Polymer Solar Cells
通过在光敏层中嵌入金属氧化物纳米颗粒来桥接载流子以增强聚合物太阳能电池的性能
  • DOI：
    10.1109/jphotov.2020.3004926
  • 发表时间：
    2020-07
  • 期刊：
    IEEE Journal of Photovoltaics
  • 影响因子：
    3
  • 作者：
    Zonghao Wu;Wenjie Zhang;Caidong Xie;Li Zhang;Yanzhou Wang;Yahui Zhang;Qiming Liu;Yujun Fu;Yali Li;Junshuai Li;Deyan He
  • 通讯作者：
    Deyan He
Solution-Processed Organic/p-Type Silicon Hybrid Heterojunction Solar Cells
溶液加工有机/p型硅混合异质结太阳能电池
  • DOI：
    10.1002/pssr.202000560
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    PHYSICA STATUS SOLIDI-RAPID RESEARCH LETTERS
  • 影响因子：
    2.8
  • 作者：
    Jiao Chaohui;Su Hao;Lv Mingzhi;Zhao Yonggang;Xiao Wei;Fu Yujun;Liu Dequan;Li Junshuai;Liu Qiming;He Deyan
  • 通讯作者：
    He Deyan
Enhanced performance and the related mechanisms of organic solar cells using Li-doped SnO2 as the electron transport layer
锂掺杂SnO2作为电子传输层的有机太阳能电池性能增强及相关机制
  • DOI：
    10.1016/j.matchemphys.2020.123536
  • 发表时间：
    2020-11
  • 期刊：
    Materials Chemistry and Physics
  • 影响因子：
    4.6
  • 作者：
    Yanzhou Wang;Yahui Zhang;Li Zhang;Zonghao Wu;Qing Su;Qiming Liu;Yujun Fu;Junshuai Li;Yali Li;Deyan He
  • 通讯作者：
    Deyan He

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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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