柔性AZO/石墨烯/AZO叠层结构透明导电薄膜的制备及其有机太阳能电池应用研究

批准号:
61377027
项目类别:
面上项目
资助金额:
83.0 万元
负责人:
李福山
依托单位:
学科分类:
F0502.光子与光电子器件
结题年份:
2017
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
黄建敏、胡海龙、陈伟、翁卫祥、吴朝兴、张永志、林之晓、寇丽杰、吴晓晓
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
微信扫码咨询
中文摘要
将石墨烯引入掺铝氧化锌(AZO)可有效提高薄膜的电导率,提升薄膜在多次弯曲之后导电性能的稳定性,解决薄膜应用于柔性有机太阳能电池(FOSC)的技术障碍,因此研究AZO/石墨烯/AZO叠层结构薄膜的制备及其光电性能具有重要学术意义。本项目采用组合型磁控溅射技术结合化学气相沉积工艺制备AZO/石墨烯/AZO柔性叠层结构薄膜,分析柔性AZO/石墨烯/AZO叠层薄膜制备工艺参数、微观结构与薄膜电阻率、透光率和弯曲性能之间的有机联系,重点研究石墨烯的引入对于提升薄膜电导率、弯曲性能稳定性的作用机理;进一步结合基于该叠层结构导电薄膜的FOSC光伏特性研究,分析叠层薄膜中石墨烯的引入对提升FOSC能量转换效率的作用机制,揭示AZO/石墨烯/AZO叠层薄膜在FOSC中的应用前景。研究结果将为掌握AZO/石墨烯/AZO叠层薄膜的制备工艺和光电特性,以及基于该体系的FOSC光伏性能提供理论和实验依据。
英文摘要
The introduction of graphene can effectively enhance the electrical conductivity, and improve the conducting stability of Al-doped zinc oxide (AZO) thin film upon bending. It is important to investigate the fabrication and optoelectronic properties of AZO/graphene/AZO sandwiched structure since it would remove technical barriers for the application of AZO thin film in flexible organic solar cell (FOSC).In this proposal, flexible thin film with AZO/graphene/AZO sandwiched structure is fabricated by using sputtering and chemical vapor deposition techniques. The relationship between preparation parameters, microscopic structure and conductivity, transmittance, conducting stability upon bending is studied. Emphasis is placed on the improvement mechanisms of electrical conductivity and bending conducting stability due to the introduction of graphene. The investigation of the device performance of FOSC based on AZO/graphene/AZO sandwiched thin film is carried out to study the effect of the presence of graphene on the power conversion efficiency of the FOSC, which reveals the application prospect of AZO/graphene/AZO sandwiched structure in FOSCs. The results provide theoretical and experimental bases for the understanding of preparation process, optoelectronic properties of the AZO/graphene/AZO sandwiched thin film, and the photovoltaic properties of the FOSCs based on the sandwiched thin film.
有机太阳能电池的重要优势是可以采用柔性电极材料制成柔性有机太阳能电池(FOSC),FOSC可以裁成任意形状,其制备可以采用卷对卷方式生产,大幅降低生产成本。因此,FOSC具有柔软性、重量轻、高耐用性和低生产成本等优势,是一种极具应用潜力的便携性新能源技术。目前,FOSC主要采用ITO/PET作为电极,主要问题是ITO弯曲之后产生微裂,导致器件的效率衰减明显。本项目采用AZO/石墨烯/AZO叠层复合薄膜作为FOSC电极,实现电极与有机材料之间功函数有效匹配,解决器件弯曲性能稳定差的问题。. 本项目采用组合型磁控溅射技术结合化学气相沉积工艺制备AZO/石墨烯/AZO柔性叠层结构薄膜,分析柔性AZO/石墨烯/AZO叠层薄膜制备工艺参数、微观结构与薄膜电阻率、透光率和弯曲性能之间的有机联系,重点研究石墨烯的引入对于提升薄膜电导率、弯曲性能稳定性的作用机理;进一步结合基于该叠层结构导电薄膜的FOSC光伏特性研究,分析叠层薄膜中石墨烯的引入对提升FOSC能量转换效率的作用机制,揭示AZO/石墨烯/AZO叠层薄膜在FOSC中的应用前景。. 研究发现,随着AZO厚度的增大,薄膜的表面粗糙度明显降低,说明AZO的引入可以有效的平滑导电薄膜的表面,降低器件的漏电流,提高器件中电荷的传输,有利于柔性光伏器件光电转换效率的提升。随着AZO厚度的增加,石墨烯/AZO薄膜的平均光学透过率增大;但当AZO厚度超过50nm时,石墨烯/AZO薄膜的平均透过率却开始下降。在电学测试中,经过120次弯曲的薄膜其方块电阻为40Ω。从以上结果可以看出,石墨烯/AZO复合导电薄膜具有良好的机械弯曲性能稳定性。利用该薄膜制备了FOSC,以2cm的曲率半径弯折100次之后,器件的短路电流密度、填充因子等参数并没有发生明显的变化,说明器件具备优良的机械弯折性能。这些结果为掌握AZO/石墨烯/AZO叠层薄膜的制备工艺和光电特性,以及基于该体系的FOSC光伏性能提供了理论和实验依据。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Flexible white phosphorescent organic light emitting diodes based on multilayered graphene/PEDOT:PSS transparent conducting film
基于多层石墨烯/PEDOT:PSS透明导电薄膜的柔性白色磷光有机发光二极管
DOI:10.1016/j.apsusc.2014.01.034
发表时间:2014-03
期刊:Applied Surface Science
影响因子:6.7
作者:Wu Xiaoxiao;Li Fushan;Wu Wei;Guo Tailiang
通讯作者:Guo Tailiang
Improved performance of flexible white hybrid light emitting diodes by adjusting quantum dots distribution in polymer matrix
通过调整聚合物基体中的量子点分布提高柔性白光混合发光二极管的性能
DOI:10.1016/j.vacuum.2014.09.009
发表时间:2015
期刊:VACUUM
影响因子:4
作者:Wei Wu;Fushan Li;Chen Nie;Jiaqi Wu;Wei Chen;Chaoxing Wu;Tailiang Guo
通讯作者:Tailiang Guo
Room temperature pH-dependent ammonia gas sensors using graphene quantum dots
使用石墨烯量子点的室温 pH 依赖性氨气传感器
DOI:10.1016/j.snb.2015.09.002
发表时间:2016-01-01
期刊:SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL
影响因子:8.4
作者:Chen, Wei;Li, Fushan;Guo, Tailiang
通讯作者:Guo, Tailiang
Electromagnetic induction heating for single crystal graphene growth: morphology control by rapid heating and quenching.
单晶石墨烯生长的电磁感应加热:通过快速加热和淬火控制形貌
DOI:10.1038/srep09034
发表时间:2015-03-12
期刊:Scientific reports
影响因子:4.6
作者:Wu C;Li F;Chen W;Veeramalai CP;Ooi PC;Guo T
通讯作者:Guo T
Inkjet-Printed Photodetector Arrays Based on Hybrid Perovskite CH3NH3PbI3 Microwires
基于混合钙钛矿 CH3NH3PbI3 微线的喷墨印刷光电探测器阵列
DOI:10.1021/acsami.7b01379
发表时间:2017
期刊:ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
影响因子:9.5
作者:Liu Yang;Li Fushan;Veeramalai Ch;rasekar Perumal;Chen Wei;Guo Tailiang;Wu Chaoxing;Kim Tae Whan
通讯作者:Kim Tae Whan
聚合物空间限域作用下喷墨打印钙钛矿量子点原位晶化生长机制与发光阵列器件性能研究
- 批准号:62075043
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:61万元
- 批准年份:2020
- 负责人:李福山
- 依托单位:
国内基金
海外基金
