用于提升太阳能电池效率的纸基高透明膜的雾度形成机制
批准号:
31700508
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
23.0 万元
负责人:
方志强
依托单位:
学科分类:
C1604.林产化学
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈港、刘宇、况宇迪、彭从星、胡稳、朱朋辉
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
寻找提升电池效率的廉价表面修饰方法是降低太阳能电池成本的途径之一。以低廉的纸基材料制成的具有雾度的高透明膜,可覆在电池表面用于提高电池效率,为高效率太阳能电池的低成本表面修饰提供了条件。然而,如何解决纸基透明膜的高透光率和高雾度之间的矛盾,是其成功用于提升电池效率的关键。本项目以纸基高透明膜为对象,从微米级木质纤维出发,以纤维与纸基高透明膜的结构为切入点,研究其雾度形成机制。主要内容:以木质纤维为原料,通过纤维化学和机械处理,纸页抄造与后加工等方法,对纤维与纸基高透明膜的结构进行调控;研究影响纸基高透明膜雾度的纤维与透明膜的主要结构参数,并探究它们与雾度之间的内在关联,以期阐明纸基高透明膜的雾度形成机制;构筑高雾度纸基高透明膜并表征其理化性能,评价该纸基高透明膜对太阳能电池效率的增强作用。本研究将为高雾度纸基高透明膜的构筑提供科学依据,并对降低高效率太阳能电池的生产成本具有重要的现实意义。
英文摘要
Effective and inexpensive surface modifications of solar cells are of significance for reducing their production cost. An inexpensive surface modification to enhance the power conversion efficiency is achieved by laminating a low cost transparent and hazy lignocellulosic fiber-based film onto the surface of solar cells. However, the trade-off between high transparency and high transmission haze of lignocellulosic fiber-based film is still a challenge for its application in the enhancement of cell efficiency. This study aims to unveil the haze formation mechanism of a transparent film made of microscale lignocellulosic fibers by rationally regulating the fiber structure and the configuration of the transparent film. The main research contents are as follows: firstly, the fiber structure is modulated by chemical and mechanical treatments, while the configuration of the transparent film is tailored by a combination of papermaking technology and paper-converting methods. Secondly, the relationship between the main structural parameters of wood fibers and transparent film and transmission haze is correlated according to the experimental data, intending to unravel the haze formation mechanism of the transparent lignocellulosic fiber-based film. Lastly, highly transparent lignocellulosic fiber-based film with high transmission haze is prepared according to the obtained haze formation mechanism and its physical properties are characterized by various analytical instruments. In addition, the effect of the highly transparent lignocellulosic fiber-based film with high transmission haze on the cell efficiency is evaluated in detail. This study will provide a scientific basis for the fabrication of highly transparent, highly hazy lignocellulosic fiber-based film, and make a significant contribution to reducing the production cost of solar cells with high efficiency.
寻找提升电池效率的廉价表面修饰方法是降低太阳能电池成本的途径之一。以低廉的纸基材料制成的具有雾度的高透明膜,可覆在电池表面用于提高电池效率,为高效率太阳能电池的低成本表面修饰提供了条件。然而,如何解决纸基透明膜的高透光率和高雾度之间的矛盾,是其成功用于提升电池效率的关键。. 本项目获得资助后,通过调控纤维与纸基高透明膜的结构,研究纸基高透明膜的雾度形成机制并探究其在钙钛矿太阳能电池中的应用。分别通过2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧化物(TEMPO)氧化和打浆两种方式调控木质纤维结构,并建立了纤维结构与纸基透明膜雾度之间的内在关联。结果表明:纤维长度和宽度的增加、细小纤维含量的下降都会提纸基透明膜的雾度。借助抄纸技术与浸渍工艺,研究了纸基透明膜结构与其雾度之间的构效关系。结果表明:纸基透明膜的表面粗糙的增加、孔隙率的升高、内部结晶结构的不均匀性增加都有助于提高其雾度。. 基于上述实验结果,再结合米氏散射理论,阐明了纸基透明膜的雾度形成机制。大量微米级纤维素结晶结构以及微米或亚微米级孔隙引起折射率在纸基透明膜水平方向上的分布不均匀是产生雾度主要机理。在雾度形成机制的指导下,分别从保留木质纤维原始结构,提升微米级结晶结构的比例及其分布的不均匀性,调控孔隙率三个方面出发,成功构筑出高雾度纸基透明膜。在保证透光率大于等于90%时,纸基透明膜的雾度最大可达到95.2%。同时,制备的高雾度纸基透明膜呈现出优异的力学、表面和耐热性能。最后,将高雾度纸基透明膜应用于钙钛矿电池的表面修饰,使电池效率从19.26%提高到了20.84%,提升幅度达到8.2%。初步证明高雾度纸基透明膜在高效率钙钛矿太阳能电池中应用的潜力。. 本研究为高雾度纸基高透明膜的构筑提供科学依据,并对降低高效率太阳能电池的生产成本具有重要的现实意义。
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
A tunable optoelectronic nanofibrillated cellulose/CdS quantum dot film with improved transmittance and strength
具有改进的透光率和强度的可调谐光电纳米原纤化纤维素/CdS量子点薄膜
DOI:10.1007/s10570-018-1727-1
发表时间:2018-03
期刊:Cellulose
影响因子:5.7
作者:Yan Chang-yuan;Fang Zhi-qiang;Tang Ai-min;Liu Wang-yu;Liu Yuan;Shi Hai-zhen
通讯作者:Shi Hai-zhen
DOI:10.7503/cjcu20180177
发表时间:2018
期刊:Chemical Journal of Chinese Universities
影响因子:--
作者:Liu Yu;Chen Gang;Zhu Jiatian;Chen Wenjin;Hu Wen;Liu Yingyao;Fang Zhiqing
通讯作者:Fang Zhiqing
DOI:--
发表时间:2018
期刊:材料研究学报
影响因子:--
作者:明思逸;陈港;严俊芳;何嘉皓;朱家添;刘映尧;方志强
通讯作者:方志强
DOI:10.1021/acssuschemeng.8b02900
发表时间:2018-09-01
期刊:ACS SUSTAINABLE CHEMISTRY & ENGINEERING
影响因子:8.4
作者:Hu, Wen;Fang, Zhiqiang;Liu, Yingyao
通讯作者:Liu, Yingyao
DOI:10.1002/aelm.201700593
发表时间:2018
期刊:Advanced Electronic Materials
影响因子:6.2
作者:Ha Dongheon;Fang Zhiqiang;Zhitenev Nikolai B.
通讯作者:Zhitenev Nikolai B.
高强高韧纤维素纳米纤丝薄膜的研究
- 批准号:--
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:10.0万元
- 批准年份:2025
- 负责人:方志强
- 依托单位:
基于多尺度纤维素的高透明薄膜及其器件应用
- 批准号:2020B151502069
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:100.0万元
- 批准年份:2020
- 负责人:方志强
- 依托单位:
高性能透明柔性纳米纤维素/层状硅酸盐复合膜有序结构的构筑与调控机制
- 批准号:21978103
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:65.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:方志强
- 依托单位:
国内基金
海外基金















{{item.name}}会员


