纳米结构氧化锌基柔性型染料敏化太阳能电池的研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21073039
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    33.0万
  • 负责人：
    魏明灯
  • 依托单位：
    福州大学
  • 学科分类：
    B0205.电化学
  • 结题年份：
    2013
  • 批准年份：
    2010
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2011-01-01 至2013-12-31

项目摘要

纳米结构ZnO具有形貌可控、低温成膜、迁移率大等特点，适用于制备柔性型染料敏化太阳能电池。但是，ZnO电极表面上吸附的钌基染料分子容易产生聚集形成[dyeCOO-]2Zn2+]，导致电池效率下降。本申请拟将金属离子或基团直接导入染料分子的羧酸基团上，消除酸性产生的因素；在ZnO电极表面上修饰耐酸型半导体三元氧化物，避免ZnO表面被溶解生成Zn2+离子。同时，拟采用超临界等技术处理ZnO电极薄膜，提高其致密度和改善粒子间的连接，以提高光电流密度和开路电压。进而解析染料分子的羧酸基团与ZnO电极产生相互作用的过程和机理、揭示基团修饰后的染料分子对电子注入、LUMO-HOMO能级、电子迁徙和扩散等影响规律以及ZnO电极与染料分子之间的最佳能级匹配方式。这些研究将对新染料分子的结构设计与合成、促进ZnO基染料敏化太阳能电池的高效率化，提供了一种思路。

结项摘要

ZnO基电池的光电转化效率还不高，原因是其表面溶解生成Zn2＋离子，并促使吸附在电极表面上的染料分子形成[dyeCOO-]2Zn2+]聚集而导致光电效率下降。针对这一问题，从两个方面入手开展研究：①对染料分子中的羧酸基团进行改造，以消除产生酸性的根源，充分地利用吸附在电极薄膜表面上的染料，以获得大光电流；②在ZnO电极表面上修饰耐酸性的半导体等薄层，避免在ZnO电解质溶液中被溶解。同时，使修饰的薄层又能够形成一个能级势垒来降低电荷复合，以提高电池的开路电压。总之，围绕着抑制酸性产生的因素和防止ZnO表面被溶解，开展相关内容的研究，并获得了预期效果。首先，以Na+取代/部分取代钌基染料N719/N3的羧基基团，获得改性的N719/N3染料，并作为敏化剂；其次，合成了ZnO量子点、介晶、纳米粒子等，并作为电极材料。基于研究计划，我们组装了柔性型ZnO基染料敏化太阳能电池，考察其光电性能。研究发现，改性N719染料和ZnO量子点组装柔性型电池的效率达到2.94%，比N719染料敏化的样品高，并证实了改性的染料可以抑制ZnO膜的腐蚀作用，减少Zn2+/N719团聚，从而提高电池的性能(RSC Adv., 2012, 2, 9565)。改性的N3染料呈现出同样的结果。另一方面，在ZnO电极膜表面上修饰一层耐酸性三元半导体氧化物Zn2SnO4量子点，使效率有了明显的改善(Chem. Eur. J. 2012, 18, 11716)。主要原因如下：(i)由于耐酸层抑制了Zn2+产生而减少Zn2+/dye聚集，从而提高Jsc; (ii)表面修饰形成部分掺杂，导致平带位负移0.1V，提高了Voc；(iii) 界面阻抗增大，电荷复合被有效抑制。. 研究发现，三元半导体氧化物不仅具有耐酸性，也是一种理想的电极材料。开展三元半导体如Zn2SnO4等光电性能的研究，并证实了其带隙可调的特性(Electrochim. Acta, 2011, 56, 9257)。此外，在Zn2SnO4表面修饰研究中发现金属有机框架材料(MOF)能有效地改变界面阻抗(CrystEngCom, 2012, 14, 2112)，并首次应用于染料敏化太阳能电池。MOF修饰的TiO2基电池电荷复合能被有效地抑制，其厚度与Voc成线性关系(J. Mater. Chem., 2011, 21, 17259)。

项目成果

期刊论文数量（14）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Improving the efficiency of CdS quantum dot-sensitized Zn2SnO4 solar cells by surface treatment with Al3+ ions
通过 Al3 离子表面处理提高 CdS 量子点敏化 Zn2SnO4 太阳能电池的效率
  • DOI：
    10.1016/j.electacta.2011.11.019
  • 发表时间：
    2012-01-15
  • 期刊：
    ELECTROCHIMICA ACTA
  • 影响因子：
    6.6
  • 作者：
    Li, Yafeng;Guo, Binbin;Wei, Mingdeng
  • 通讯作者：
    Wei, Mingdeng
Flexible dye-sensitized ZnO quantum dots solar cells
柔性染料敏化氧化锌量子点太阳能电池
  • DOI：
    10.1039/c2ra21144k
  • 发表时间：
    2012-01-01
  • 期刊：
    RSC ADVANCES
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Pang, Aiying;Chen, Caiyun;Wei, Mingdeng
  • 通讯作者：
    Wei, Mingdeng
Enhanced efficiency dye-sensitized SrSnO3 solar cells prepared using chemical bath deposition
使用化学浴沉积制备增强效率染料敏化 SrSnO3 太阳能电池
  • DOI：
    10.1016/j.electacta.2012.03.078
  • 发表时间：
    2012-05-30
  • 期刊：
    ELECTROCHIMICA ACTA
  • 影响因子：
    6.6
  • 作者：
    Li, Yafeng;Zhang, Huixing;Wei, Mingdeng
  • 通讯作者：
    Wei, Mingdeng
Synthesis of square-like anatase TiO2 nanocrystals based on TiOF2 quantum dots
基于TiOF2量子点的方形锐钛矿型TiO2纳米晶的合成
  • DOI：
    10.1016/j.jallcom.2012.10.049
  • 发表时间：
    2013-02
  • 期刊：
    Journal of Alloys and Compounds
  • 影响因子：
    6.2
  • 作者：
    Zhensheng Hong;Ya Wang;Riyu Lai;Mingdeng Wei
  • 通讯作者：
    Mingdeng Wei
Metal-organic frameworks: promising materials for improving the open circuit voltage of dye-sensitized solar cells
金属有机框架：有望提高染料敏化太阳能电池开路电压的材料
  • DOI：
    10.1039/c1jm12754c
  • 发表时间：
    2011-01-01
  • 期刊：
    JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Li, Yafeng;Pang, Aiying;Wei, Mingdeng
  • 通讯作者：
    Wei, Mingdeng

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  • 期刊：
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  • 影响因子：
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  • 作者：
    李亚峰;孙晴晴;魏明灯
  • 通讯作者：
    魏明灯

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]
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          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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