共轭有机元对杂化钙钛矿基异质结太阳能电池性能的影响机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21402045
  • 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:
    B0112.功能分子/材料的合成
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

The properties of organic-inorganic hybrid perovskite crystalline are closely related to the composition and structure of organic and .inorganic components. Comparing to the inorganics, the organics are more various, thus have wider rang of choices. The internal bonding state, band structure, as well as the electronic properties of the hybrid perovskite are affected significantly by different species and structure of the organics. This project will focus on the hybrid perovskites which have different conjugated organics. Fluorescence spectroscopy, femtosecond transient optical spectra and in-situ photoluminescence-quenching measurements are introduced to investigate the quantum well structure, electron-hole diffusion lengths and lifetime. Solid heterojunction solar cells are assembled based on these hybrid perovskites, and the relationship between crystal properties and photoelectric transformation efficiency is also analyzed, in order to reveal the influence mechanism of crystal structure and electronic properties on devices performance, and determine the crystal structure which is benefit to improving the device function. This project clarifies the fundamental photophysical mechanisms according to the photoinduced intra-crystal charge separation and transfer. Moreover, it will not only provide new ideas for design and synthesis of complex organic components based hybrid perovskite whit excellent photo electronic properties, but also lay a theoretical and experimental foundation for construction of the novel and optimized all-solid state organic-inorganic hybrid perovskite based heterojunction solar cells.
有机-无机杂化钙钛矿晶体的性能与有机元和无机元的组成与结构密切相关。而有机元比无机元更加丰富多样,选择范围更大。有机元的种类和结构的改变会影响整个杂化钙钛矿晶体的内部结合状态、能带结构和电子特性。本项目以含不同共轭有机元的杂化钙钛矿结构晶体为对象:利用荧光光谱,飞秒级瞬态吸收光谱和原位光致发光淬灭等技术分别研究其量子阱结构,载流子的扩散长度和寿命;组装基于这类材料的全固态杂化钙钛矿基太阳能电池,探究共轭有机元与杂化钙钛矿的性质及其太阳能电池的光电转化效率的关系;揭示晶体结构和电子特性对太阳能电池性能的影响机制,确定能改善器件性能的材料结构。本项目从晶体内部的光生电荷分离和转移来阐明含共轭有机元的杂化钙钛矿的光物理机理,为设计与合成具有良好的光电性能的,含复杂有机元的杂化钙钛矿材料提供新的思路,并为构筑新型高性能、低温可溶液加工的全固态有机-无机钙钛矿异质结太阳能电池提供理论和实验基础。

结项摘要

我们构筑了基于甲胺阳离子和共轭结构的甲脒阳离子的混合阳离子钙钛矿电池,以提高太阳能光的利用率。调整前驱体中两种阳离子的比例得到具有最佳带隙的钙钛矿材料。通过反溶剂法控制薄膜的结晶过程,得到高质量的钙钛矿薄膜。研究表明基于MA0.6FA0.4PbI3型钙钛矿的器件的最优效率达到10.55%。在此基础上制备了基于TiO2/ZrO2双框架结构的PSCs器件。研究了ZrO2薄膜的厚度对器件性能的影响。研究表明当ZrO2薄膜的厚度为167nm时,器件最优效率为11.33%。通过原子层沉积技术制备了不同厚度的,均匀、无针孔缺陷的TiO2致密层薄膜。研究了TiO2薄膜的厚度对器件性能的影响。结果表明这些影响主要与表面粗糙度、透过率,电荷转移电阻、电子空穴复合几率及载流子寿命有关。基于2000循环得到的TiO2致密层薄膜的PSCs器件的效率最优为7.82%。此外器件在常规环境中保存1个月后,仍能保持最初效率的96%,具有良好的稳定性。我们采用TiO2陶瓷靶材和磁控溅射技术制备了TiO2致密层。探讨了不同厚度的TiO2致密层对PSCs性能的影响,得出当TiO2致密层厚度为94nm,器件性能最优为9.73%。通过水热合成法在不同反应时间下制备了一系列长度的金红石型TiO2 纳米棒阵列薄膜。研究了金红石型TiO2 纳米棒阵列薄膜的厚度对器件性能的影响,得出当TiO2 纳米棒阵列薄膜的厚度为688nm时,TiO2 NRAs/CH3NH3PbI3/C器件效率达到最优为8.56%。

项目成果

期刊论文数量(28)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(4)
钙钛矿太阳能电池的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    齐鲁工业大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曹久朋;刘德鹤;覃耀慰;刘建强
  • 通讯作者:
    刘建强
原子层沉积技术在新型太阳能电池中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    材料导报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡航;董兵海;万丽;孔梦琴;赵丽;王二静;王世敏
  • 通讯作者:
    王世敏
柔性染料敏化太阳能电池光阳极的制备研究新进展与展望
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    材料导报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    罗天月;万丽;王世敏;张秋萍;王毕
  • 通讯作者:
    王毕
杂化钙钛矿太阳能电池结构及光吸收层组成优化研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    电子元件与材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孔梦琴;万丽;李琴;胡航;张秋萍;王世敏
  • 通讯作者:
    王世敏
Pt/graphene nanocomposites with low Pt-loadings:synthesis through one- and two-step chemical reduction methods and their use aspromising counter electrodes for DSSCs
低铂负载量的铂/石墨烯纳米复合材料:通过一步和两步化学还原方法合成及其作为 DSSC 对电极的应用
  • DOI:
    10.1016/j.compscitech.2015.03.015
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Composites Science and Technology
  • 影响因子:
    9.1
  • 作者:
    Li Wan;Tianyue Luo;Shimin Wang;Xianbao Wang;Zhiguang Guo;Huayu Xiong;Binghai Dong;Li Zhao;Zuxun Xu;Xiuhua Zhang;Jing Li;Qiuping Zhang;Bi Wang
  • 通讯作者:
    Bi Wang

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其他文献

基于波动函数的矿体矿化强度分析mdash;mdash;以山东大尹格庄金矿为例
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    广州大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
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  • 作者:
    万丽;陈鹏;王庆飞;刘欢
  • 通讯作者:
    刘欢
氮掺杂石墨烯的制备及氧还原电催化性能
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    高等学校化学学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    王贤保;杨佳;杨旭宇;万丽
  • 通讯作者:
    万丽
脊髓小胶质细胞激活参与吗啡诱导瘙痒的机制
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国疼痛学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    汤洋;李楠琦;彭哲;黄思婷;万丽
  • 通讯作者:
    万丽
UPLCMS /MS 研究披针灰叶素 B 在不同种属肝微 粒体中的代谢稳定性及代谢酶表型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国中药杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王海蓉;李小彬;杨楸楠;汤明海;肖昌彬;万丽
  • 通讯作者:
    万丽
HK-5的体外代谢研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    时珍国医国药
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨沮勤;夏媛媛;汤明海;万丽
  • 通讯作者:
    万丽

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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