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利用金属卤化物掺杂剂控制CH3NH3PbI3薄膜的聚集态结构及光伏性能

批准号:
51402111
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
黎立桂
依托单位:
学科分类:
无机非金属半导体与信息功能材料
结题年份:
2017
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
周伟家、程爽、刘小军、牛文翰、周凯、李伟、卢佳

项目摘要

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项目成果

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中文摘要
构建均匀、致密的光敏层薄膜是实现高性能有机金属卤化物钙钛矿太阳电池的前提条件。项目组前期实验证实:在常用的CH3NH3PbI3前驱体溶液中掺杂适量的NiCl2或MnCl2后,旋涂制备的合金薄膜的致密性得到显著提高。因此,提出如下假说: 掺杂剂金属阳离子的半径对合金薄膜的聚集态结构有重要调节作用。本项目拟利用非铅金属卤化物掺杂剂与CH3NH3PbI3一起形成新颖的双金属钙钛矿合金材料,系统地研究溶液加工薄膜的聚集态结构,从晶体学上阐明掺杂剂金属阳离子半径影响合金薄膜聚集态结构的机理。揭示钙钛矿薄膜的光吸收谱、光伏器件性能与合金构成的关系,以期获得光吸收范围宽、在无介孔支架层存在的条件下仍可方便地采用溶液加工法直接制备均匀、致密的薄膜,为可重复性地制备高性能钙钛矿太阳电池开拓新路径,并为该类型太阳电池未来的商业化积蓄技术。
英文摘要
It is a prerequisite to prepare homogeneous and dense photoactive-layer films for realizing high performance organometal halide perovskite solar cells. In our preliminary investigation, we found that after doping certain amount of NiCl2 or MnCl2 into the precursor solution of CH3NH3PbI3, the spin-coated films turned out to be very homogeneous and dense as compared to those without doping. Therefore, we assume that the radius of metal cation in dopant can significantly influence on the aggregation structure of the perovskite alloy films. We plan to form series CH3NH3PbI3-based perovskite alloys by using nonlead halide dopants, and disclose the effect of radius of metal cations in dopants on the phase aggregation structure of the alloy films from the viewpoint of crystallography. Also, this research will shed light on the relationship between light absorption spectrum, photovotaic performance and alloy components.The outcome of this research will provide us a new route, which can not only produce perovskite alloys having wide range of absorption spectra but also can form homogeneous and dense films via solution processing without the help of mesoporous scaffold layer, to reproducible preparation of high performance perovskite solar cells and their furture commerciallization.
构建均匀、致密的光敏层薄膜是实现高性能有机金属卤化物钙钛矿太阳电池的前提条件。研究证实:在常用的CH3NH3PbI3前驱体溶液中掺杂适量的NiCl2或MnCl2后,旋涂制备的合金薄膜的致密性得到显著提高。这主要是由于掺杂剂金属阳离子半径和Pb2+的半径失配,导致CH3NH3PbI3薄膜的生长过程中出现晶界缺陷,使得其择优生长方向不明显,从而抑制了大尺寸晶体的形成,获得均匀致密的钙钛矿薄膜,使电池的光伏效率显著提高。同时,发展了利用氮掺杂的碳量子点修饰钙钛矿CH3NH3PbI3晶粒的表面,显著减少晶界的trap states,使CH3NH3PbI3薄膜电池的光电转换效率由12.77%提高到了16.49%,为制备高性能钙钛矿太阳电池开拓了新路径,并为该类型太阳电池未来的商业化积蓄技术。此外,利用掺杂的方法,发展了一系列新颖的高性能纳米电催化材料和锂硫电池正极材料。在本项目的支持下,发表了15篇SCI论文,申请了2项发明专利。
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
DOI: --
发表时间: 2017
期刊: Journal of Electrochemistry
影响因子: --
作者: [Wenhan Niu, Ligui Li, Shaowei Chen]
通讯作者: Shaowei Chen
Highly conductive polythiophene films doped with chloroauric acid for dual-mode sensing of volatile organic amines and thiols
掺杂氯金酸的高导电聚噻吩薄膜用于挥发性有机胺和硫醇的双模式传感
DOI: 10.1016/j.snb.2016.12.018
发表时间: 2017-05
期刊: Sensors and Actuators B: Chemical
影响因子: --
作者: [Dengke Zhao, Ligui Li, Wenhan Niu, Shaowei Chen]
通讯作者: Shaowei Chen
A bottom-up, template-free route to mesoporous N-doped carbons for efficient oxygen electroreduction
一种自下而上、无模板的介孔氮掺杂碳路线,用于有效的氧电还原
DOI: 10.1007/s10853-017-1165-8
发表时间: 2017-05
期刊: JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE
影响因子: 4.5
作者: [Wu Jinghao, Liu Ji, Li Ligui, Wang Xiufang]
通讯作者: Wang Xiufang
Graphene Composites with Cobalt Sulfide: Efficient Trifunctional Electrocatalysts for Oxygen Reversible Catalysis and Hydrogen Production in the Same Electrolyte
石墨烯与硫化钴复合材料:高效三功能电催化剂,用于同一电解质中氧可逆催化和制氢
DOI: 10.1002/smll.201701025
发表时间: 2017-09-06
期刊: SMALL
影响因子: 13.3
作者: [Wang, Nan, Li, Ligui, Chen, Shaowei]
通讯作者: Chen, Shaowei
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    集成电路先进制程用旋涂碳硬掩膜关键材料的基础及应用研究
    • 批准号:
      --
    • 项目类别:
      省市级项目
    • 资助金额:
      15.0万元
    • 批准年份:
      2024
    • 负责人:
      黎立桂
    • 依托单位:
    氮掺杂的碳(N/C)催化氧析出反应(OER)的活性位结构及其催化机理研究
    • 批准号:
      --
    • 项目类别:
      省市级项目
    • 资助金额:
      10.0万元
    • 批准年份:
      2019
    • 负责人:
      黎立桂
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金