有机光伏电池中基于光吸收增益的电极结构设计的研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11304170
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2210.与光学有关的交叉领域
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Organic photovoltaics (OPVs) have attracted intensive attention because of their unique advantages including low cost, easy process and compatibility with flexible substrates. Due to its potential for the most promising next-generation solar cell products, OPVs have been become a research focus. Sufficient absorption of incident light for the absorption layer is the key to improve the cell efficiency. The absorption layer thickness of OPVs is subject to the restriction for the increased recombination probability of photogenerated carriers, thereby constraining the sufficient light absorption. The introduction of light-trapping electrode structure into OPV can allow to fully absorb light without increasing the absorption layer thickness, but reduce the recombination probability of charge carriers. This project suggests the normal and inverted device structure based on the incident electrode and diffuse reflection of the back electrode, respectively. This project also focuses on revealing the mechanism of light-trapping electroede structure to improve the efficiency of light absorption, and exploring the structural design of OPVs with the scattering front electrode and the diffuse reflection back electrode, respectively. The final aim is the fabrication of prototype devices based on the normal and inverted structure of front scattering and back diffuse electrodes. The project takes into account the light-trapping structure of the electrodes which not only improve the light absorption, but also do not affect the transport and collection of the photogenerated carrier. The purpose of this project is to improve the overall device performance, and to pave the foundation for the further improved the light absorption and efficiency of OPVs.
有机光伏电池由于成本低、工艺简单、与柔性衬底相兼容等独特优势而倍受青睐;也最有望率先实现商业化而成为研究热点。吸光层对入射光的充分吸收是提高电池效率的关键。在有机光伏电池中,增加吸光层的厚度虽然能增强光的吸收,但受到光生载流子复合几率增加的影响,反而使电池的效率降低。本项目拟通过对电极结构设计来实现在不增加吸光层厚度的条件下,实现对光谱的充分吸收。提出分别设计前散射电极和背漫反射电极的正反型器件结构,揭示电极结构设计对光吸收增益的作用机制,探索并研究分别适用于正反型结构的有机光伏电池的前电极和背电极的结构设计,并最终制备出基于此光吸收增益效果的正反型有机光伏器件。本研究既考虑电极设计对光吸收增益的影响,还考虑其结构设计对电极的界面接触,载流子传输和收集的影响。本项目的最终目的是提高器件的整体性能,为进一步提高有机光伏电池的光吸收和效率奠定基础。

结项摘要

有机太阳能电池由于成本低、工艺简单等优势而倍受青睐成为研究热点。在有机光伏电池中吸光层的厚度对电池性能的影响是至关重要的。增加吸收层的厚度虽然能增强光的吸收,但也会增加光生载流子复合几率。本项目通过对电极结构设计来实现在不增加吸光层的厚度的条件下,实现对光谱的充分吸收。分别设计了前散射电极和背漫反射电极的器件结构,并应用到有机聚合物电池中,揭示了陷光电极结构对光吸收增益的机制,制备出基于前散射和背漫反射结构的有机太阳电池原型器件。本研究既考虑陷光电极对光吸收增益的影响,还考虑其结构设计对电极的界面接触,载流子传输和收集的影响。实验证明纳米绒面的前电极,覆盖在前电极上的亚微米绒面光吸收层以及微米绒面的背反电极三者的有效结合能显著增强对太阳光谱光的吸收,从而极大增加电池的短路电流密度,改善电池的光电转换效率。通过绒面电极的设计和改性提高了电池的整体器件性能,为进一步提高电池的光吸收和效率奠定了基础。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Enhancement in Photocurrent through Efficient Geometrical Light Trapping in Organic Photovoltaics
通过有机光伏中的高效几何光捕获增强光电流
  • DOI:
    10.1002/ente.201500233
  • 发表时间:
    2016-02
  • 期刊:
    Energy Technology
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Zhang, Ke;Huang, Like;Zhang, Jing;Zhu, Yuejin
  • 通讯作者:
    Zhu, Yuejin
Natural drying effect on active layer for achieving high performance in polymer solar cells
活性层的自然干燥效应可实现聚合物太阳能电池的高性能
  • DOI:
    10.1016/j.renene.2014.07.034
  • 发表时间:
    2015-02
  • 期刊:
    Renewable Energy
  • 影响因子:
    8.7
  • 作者:
    Hongyun He;Jing Zhang;Houcheng Zhang;Yuejin Zhu
  • 通讯作者:
    Yuejin Zhu
Evolution of film morphology in polymer solar cells based on rough electrode substrates
基于粗糙电极基板的聚合物太阳能电池薄膜形貌的演变
  • DOI:
    10.1016/j.tsf.2016.09.006
  • 发表时间:
    2016-10
  • 期刊:
    Thin Solid Films
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Jie Xu;Houcheng Zhang;Jing Zhang;Yuejin Zhu
  • 通讯作者:
    Yuejin Zhu
氧化锌掺铝绒面薄膜在有机光伏电池中的应用?
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Acta Physica Sinica
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    黄利克;徐洁;张京;诸跃进
  • 通讯作者:
    诸跃进
Dip-Coated Active Layers for High-Efficiency Polymer Solar Cells at Room Temperature
室温下高效聚合物太阳能电池的浸涂活性层
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Journal of Nanoelectronics and Optoelectronics
  • 影响因子:
    0.6
  • 作者:
    Hu, Ziyang;Huang, Like;Zhang, Ke;Zhu, Yuejin
  • 通讯作者:
    Zhu, Yuejin

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基于垂直结构的有机光发射晶体管制备与性能研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 作者:
    胡子阳;程晓曼;吴仁磊;王忠强;侯庆传;印寿根
  • 通讯作者:
    印寿根

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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