卷对卷印刷制备大面积钙钛矿太阳能电池的活性层薄膜形貌调控研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51673214
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0309.光电磁功能有机高分子材料
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Since the first report in 2009, there has been an unexpected breakthrough and rapid evolution of highly efficient organic-inorganic hybrid solar cells based on organometal trihalide perovskite materials (CH3NH3PbX3, X = Cl, Br, I). This technology has the potential to produce solar cells with the very highest efficiencies, while retaining the very lowest cost. The power conversion efficiency (PCE) of small-size perovskite solar cells (PSCs) has already been over 20 %, and it shows greatly potential applications in the future. However, the PCEs are still very low for large-size PSC devices and modules. One of the big issues is how to fabricate high-quality, large-area perovskite thin film. We propose a four-year research program to study the fabrication of high-quality, large-area perovskite thin film using roll-to-roll (R2R) printing techniques and its application in planar heterojunction PSCs. Focusing the morphology control of R2R printed large-area perovskite thin film, the formation process and mechanism of printed perovskite thin film, as well as the influence factors, would be disclosed through studying the printable perovskite inks materials, ink rheology, and printing parameters. The objective of our experimental program is to resolve the fundamental issues and challenges regarding the morphology control of R2R printed large-area perovkite thin film. Furthermore, the PCEs over 16 % and 12 % would be obtained for small-size (smaller than 1 cm2) and large-size (10 cm2) PSCs, respectively, using R2R printed high-quality perovskite thin film. These factors are essential for a timely progress in the proposed work and strong impact in the field of PSCs. Also, they will definitely accelerate the development and commercialization of PSCs.
有机铅卤化物钙钛矿(CH3NH3PbX3, X=Cl, Br, I)太阳能电池近三来获得了重大进展,小面积钙钛矿太阳能电池的效率突破了20%,表现出极大应用前景。但是大面积钙钛矿太阳能电池的效率依然偏低,其关键挑战在于如何制备出高质量的大面积钙钛矿活性层薄膜。本申请项目拟采用卷对卷印刷技术制备出可应用于平面异质结钙钛矿太阳能电池的大面积、高质量、柔性钙钛矿活性层薄膜,聚焦印刷制备的大面积钙钛矿薄膜的形貌调控这一关键基础科学问题,通过可印刷钙钛矿墨水材料、墨水流变性能、印刷制备参数等深入研究钙钛矿薄膜的印刷成膜过程及影响因素,揭示卷对卷印刷钙钛矿薄膜的形貌调控机制及形貌结构与墨水材料、流变性能、印刷制备参数等之间的关联,基于卷对卷印刷的柔性钙钛矿活性层薄膜制备的小面积(小于1cm2)太阳能电池效率超过16%、大面积(10cm2)太阳能电池效率达到12%,加快推进钙钛矿太阳能电池的产业化进程。

结项摘要

本项目研究聚焦印刷钙钛矿薄膜及太阳电池器件,并扩展到印刷钙钛矿光电探测器等。通过可印刷钙钛矿墨水材料、墨水流变性能、印刷制备参数等深入研究钙钛矿印刷成膜过程及影响因素,揭示刮涂、狭缝涂布、微凹版印刷(特别是卷对卷工艺过程)钙钛矿薄膜的形貌调控机制及形貌结构与墨水材料、流变性能、印刷制备参数等之间的关联,基于印刷技术在空气环境中制备的钙钛矿太阳电池光电转换效率达到了18%。通过界面调控和优化,柔性钙钛矿太阳电池效率达到19.51%(当时最高效率);最近又获得了效率超过21%(第三方验证效率达到20.5%)的柔性钙钛矿太阳电池。在此基础上,构建了大面积钙钛矿太阳电池小型组件(18.9 cm^2),效率达到14%,研究成果为印刷制备大面积、高效率、柔性钙钛矿太阳电池提供了重要参考,将加快推进钙钛矿太阳电池从实验室逐步进入产业化。本项目达到了预期研究目标,累计在Adv. Energy Mater.、Adv. Funct. Mater.、Sci. Bull., APL、Nano Research等国际权威和重要期刊发表论文36篇,获授权发明专利9项,专利技术转让4项;组织举办了柔性印刷光电材料与器件国际会议1次;培养博士4人、硕士10人、博士后2人;项目负责人入选了湖南省领军人才计划、国家万人计划青年拔尖人才。

项目成果

期刊论文数量(36)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(9)
Enhancing the performance of planar heterojunction perovskite solar cells using stable semiquinone and amine radical modified hole transport layer
使用稳定的半醌和胺基修饰空穴传输层提高平面异质结钙钛矿太阳能电池的性能
  • DOI:
    10.1016/j.jpowsour.2018.04.049
  • 发表时间:
    2018-06-30
  • 期刊:
    JOURNAL OF POWER SOURCES
  • 影响因子:
    9.2
  • 作者:
    Wang, Chunhua;Li, Yuan;Yang, Junliang
  • 通讯作者:
    Yang, Junliang
Two-step processed efficient perovskite solar cells via improving perovskite/PTAA interface using solvent engineering in PbI2 precursor
通过在 PbI2 前驱体中使用溶剂工程改进钙钛矿/PTAA 界面,两步加工高效钙钛矿太阳能电池
  • DOI:
    10.1088/1674-1056/ab7744
  • 发表时间:
    2020-04
  • 期刊:
    Chinese Physics B
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Long Cao-Yu;Wang Ning;Huang Ke-Qing;Li Heng-Yue;Liu Biao;Yang Jun-Liang
  • 通讯作者:
    Yang Jun-Liang
Flexible and air-stable perovskite network photodetectors based on CH3NH3PbI3/C8BTBT bulk heterojunction
基于CH3NH3PbI3/C8BTBT体异质结的柔性且空气稳定的钙钛矿网络光电探测器
  • DOI:
    10.1063/1.5024330
  • 发表时间:
    2018-06-04
  • 期刊:
    APPLIED PHYSICS LETTERS
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Xia, Huayan;Tong, Sichao;Yang, Junliang
  • 通讯作者:
    Yang, Junliang
基于印刷技术制备钙钛矿太阳电池
  • DOI:
    10.11896/j.issn.1005-023x.2018.09.001
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    材料导报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李恒月;龚辰迪;黄可卿;阳军亮
  • 通讯作者:
    阳军亮
High-Performance Broadband Perovskite Photodetectors Based on CH3NH3PbI3/C8BTBT Heterojunction
基于CH3NH3PbI3/C8BTBT异质结的高性能宽带钙钛矿光电探测器
  • DOI:
    10.1002/aelm.201700058
  • 发表时间:
    2017-07-01
  • 期刊:
    ADVANCED ELECTRONIC MATERIALS
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Tong, Sichao;Sun, Jia;Gao, Yongli
  • 通讯作者:
    Gao, Yongli

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缓冲层为氧化锌的反型聚合物太阳电池
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    许千树;阳军亮;黄寒;邹应萍
  • 通讯作者:
    邹应萍

其他文献

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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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