利用不同成膜技术优点构筑高效非富勒烯聚合物太阳能电池研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61774077
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    67.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0403.半导体光电子器件与集成
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Fullerene-free polymer solar cells (PSCs) with distinctive advantages of tunable absorption, flexibility, low cost and large-area solution processing, have attracted great attention in both the academic and industrial fields and its performance has been greatly improved. Fullerene-free PSCs are mainly processed by a spin coating method, which is totally ill-suited to a large-area roll-to-roll (R2R) process. In this application, based on the solvent-soluble donor polymer/fullerene-free acceptor, interfacial polymer and high-conductive polymer, we will take full advantage of R2R-compatible doctor-blading and spray coating techniques and study the complex self-assembly regulation during the doctor-blading process and the nanostructure morphology control in the spray coating process, etc. We focus on the electrical optimization by self-assembly lamination and the optical absorption enhancement by nanostructure scattering. The effective absorption, nongeminate recombination and exction separation rates will be calculated by the transfer matrix method and optoelectronic numerical calculation method. The aim of this work is to make a solid foundation for high-performance R2R-compatible fullerene-free PSCs in device physics. In short, technology breakthroughs will be realized and the basic rules for the manufacturing process will be under our control via this project. We will own poineering and influential intelligence properties in both China and the world.
非富勒烯聚合物太阳能电池具有可调节吸收、柔性、低成本和可大面积制备等优势,近两年受到学术和业界广泛关注并发展迅速。目前,非富勒烯聚合物太阳能电池主要采用旋涂技术制备,与卷对卷工业化生产完全不匹配。本申请基于聚合物给体/非富勒烯受体、界面聚合物和高导聚合物等,充分利用与卷对卷技术匹配的刮膜和喷涂两种技术优点,研究活性溶液在刮膜过程中的分层自组装调控和喷涂过程中纳米微结构形貌控制等基本科学问题,阐明和揭示自组装对器件电学性能影响及纳米微结构对活性层光吸收增强作用,并结合传输矩阵法和数值计算法分析刮膜喷涂非富勒烯聚合物太阳能电池的吸收、双分子复合率及激子分离效率等,为实现高性能非富勒烯聚合物太阳能电池产业化奠定器件物理基础。本项目综合利用与工业化生产匹配的刮膜技术和喷涂技术,争取在非富勒烯聚合物太阳能电池产业化方面掌握基本规律和实现技术突破,获得自主产权,取得国内首创、国际有影响力的科研成果。

结项摘要

聚合物太阳能电池具有环保、柔性、溶液加工及低成本等优势,近年受到学术和业界广泛关注并发展迅速。但其器件性能与大面积制备技术仍然具有很大的提升空间。本项目采用有机溶剂可溶性聚合物、界面聚合物、量子点等材料,研究其在喷涂、印刷制备过程中的蒸发过程和薄膜微纳形貌控制等基本科学问题,阐明和揭示微米级光散射对活性层光吸收增强作用和纳米级给受体相分离对光生激子的分离影响,并结合光电数值计算和有限元模拟仿真解释实验现象,对旋涂、喷涂和刮膜器件从实验和理论计算进行了对比研究,为实现与产业化印刷技术匹配的高性能聚合物太阳能电池奠定物理基础。本项在印刷高效聚合物太阳能电池方面掌握基本规律和实现技术突破,取得国内首创、国际有影响力的科研成果,多项工作被网站引用和报道。OSCs领域共发表SCI学术论文20篇,其中高被引和热点论文3篇,包括Joule,Advanced Energy Materials,Nano Energy等国际顶级期刊。本项目还对量子点太阳能电池、量子点发光、有机发光、电致变色等领域进行了研究,也取得丰硕的科研成果,共发表SCI论文25篇,包括Advanced Materials,Advanced Functional Materials,Nano Energy等国际顶级期刊。协助讨论工作发表SCI论文3篇。在该项目资助下,合计发表48篇SCI论文。申请和授权发明专利7项,授权实用新型专利1项。合著英文学术专著2部。

项目成果

期刊论文数量(47)
专著数量(2)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(8)
Nonconjugated Terpolymer Acceptors with Two Different Fused-Ring Electron-Deficient Building Blocks for Efficient All-Polymer Solar Cells.
用于高效全聚合物太阳能电池的具有两种不同稠环缺电子构件的非共轭三元共聚物受体
  • DOI:
    10.1021/acsami.0c17722
  • 发表时间:
    2021-02-10
  • 期刊:
    ACS applied materials & interfaces
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Su W;Fan Q;Jalan I;Wang Y;Peng W;Guo T;Zhu W;Yu D;Hou L;Moons E;Wang E
  • 通讯作者:
    Wang E
Rationally Controlled Synthesis of CdSe(x)Te(1-x) Alloy Nanocrystals and Their Application in Efficient Graded Bandgap Solar Cells.
CdSexTe1-x合金纳米晶的合理控制合成及其在高效梯度带隙太阳能电池中的应用
  • DOI:
    10.3390/nano7110380
  • 发表时间:
    2017-11-08
  • 期刊:
    Nanomaterials (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wen S;Li M;Yang J;Mei X;Wu B;Liu X;Heng J;Qin D;Hou L;Xu W;Wang D
  • 通讯作者:
    Wang D
Structure effect of carbazole-oxadiazole based organic small molecule hosts on the solution-processed phosphorescent OLEDs performance
咔唑-恶二唑基有机小分子主体的结构对溶液法磷光OLED性能的影响
  • DOI:
    10.1016/j.jlumin.2017.11.004
  • 发表时间:
    2018-03
  • 期刊:
    Journal of Luminescence
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Liu Zhe;Tang Zhenfang;Liu Alei;Meng Guoyun;Yuan Xinran;Tang Huaijun;Hu Dehua;Xie Zengqi;Wang Jianbin;Hou Lintao
  • 通讯作者:
    Hou Lintao
Manipulate Micrometer Surface and Nanometer Bulk Phase Separation Structures in the Active Layer of Organic Solar Cells via Synergy of Ultrasonic and High-Pressure Gas Spraying
通过超声波和高压气体喷涂的协同作用来操纵有机太阳能电池活性层中的微米表面和纳米体相分离结构
  • DOI:
    10.1021/acsami.8b22215
  • 发表时间:
    2019-03-20
  • 期刊:
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Liu, Alei;Zheng, Wenhao;Hou, Lintao
  • 通讯作者:
    Hou, Lintao
Flexible Solid-State Asymmetric Supercapacitors with Enhanced Performance Enabled by Free-Standing MXene-Biopolymer Nanocomposites and Hierarchical Graphene-RuOx Paper Electrodes
通过独立式 MXene-生物聚合物纳米复合材料和分层石墨烯-RuOx 纸电极实现性能增强的柔性固态不对称超级电容器
  • DOI:
    10.1002/batt.202000044
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    BATTERIES & SUPERCAPS
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Qin Leiqiang;Tao Quanzheng;Liu Lianlian;Jiang Jianxia;Liu Xianjie;Fahlman Mats;Hou Lintao;Rosen Johanna;Zhang Fengling
  • 通讯作者:
    Zhang Fengling

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甘蓝型油菜盐胁迫下幼苗鲜重和干重QTL定位及候选基因分析
  • DOI:
    --
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  • 期刊:
    作物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    侯林涛;王腾岳;荐红举;王嘉;李加纳;刘列钊
  • 通讯作者:
    刘列钊

其他文献

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聚合物结构和温度对聚合物太阳能电池异质结界面电荷分离态的影响
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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

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          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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