钙钛矿太阳能电池界面结构调控及其光、热稳定性研究

基本信息
批准号:51902185
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:26.00
负责人:杨双
学科分类:
依托单位:华东理工大学
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
钙钛矿太阳能电池光稳定性有机/无机复合半导体材料热稳定性界面
结项摘要

The power conversion efficiency of perovskite solar cells (PSCs) have recently attained 23%, exceeding the commercialized CIGS and CdTe solar cells. However, one of the major hindrances for real application of PSCs is the instability of perovskites, particularly under light and thermal conditions. This project focus on the material interface, as the main channel of degradation. Degradation process of perovskites under light irradiation and high temperature will be firstly investigated by theoretical calculation to reveal the control step of degradation process and identify the active sites. Then, we will develop new interface molecular engineering methods to passive the active sites by certain molecules based on the characteristics of surface local bonding of perovskites. The relationship between degradation rates and surface molecular structure, such as functional groups, types of chemical bonds and dielectric properties, will be systemically investigated by measuring the corresponding parameters, including ion migration and thermal decomposition. Surface molecular design principle for stabilizing hybrid perovskite materials will be established. Moreover, passivation molecules with multiple functional groups or polymers will be used to further enhance the photo- and thermal stability. Based on the above studies, this project will develop the advanced processing techniques of PSCs with low-cost, high efficiencies and long-term stability, which provide guidelines for design and engineering of interface of new photovoltaic techniques.

钙钛矿太阳能电池的效率现已突破23%,超过了市面上CIGS和CdTe等薄膜电池的水平,倍受科研界和产业界关注。然而其核心组件钙钛矿材料在光照、高温条件下的不稳定性,严重制约了其实用化进程。本项目从钙钛矿材料分解的关键位置——“界面”出发,通过理论计算模拟材料界面在光、热条件下分解行为,探明其分解的决速步骤和关键活性位点;基于材料界面近程成键特点,将多种分子和离子锚定、组装于界面分解活性位点,考察官能团种类、成键类型、介电特性等参数与界面处的离子移动、热损失等行为的内在关联,形成具有一定指导性的界面分子结构设计原则和调控策略;指导开发具有多重功能的多齿分子、聚合物等新型钝化材料,降低材料在光、热条件下的敏感性;进而构筑出多种低成本、高性能、稳定的新型钙钛矿太阳电池器件,为新型光伏器件的界面设计与结构调控提供可靠的实验依据和理论指导。

项目摘要

钙钛矿太阳能电池被认为是最有发展潜力的新一代光伏技术之一,具有效率高、原料成本低、易加工等优势。本项目围绕钙钛矿电池形成/退化机制、表界面结构原子尺度调控、及光伏电池构型设计等方面,开展了系统的理论与实验研究,为实现高效率钙钛矿太阳能电池商业化发展提供应用基础和理论依据。具体开展了以下三个方面的工作:(1)揭示钙钛矿材料形成及分解机制,建立高质量钙钛矿薄膜材料的制备方法;(2)开发了二硫代氨基甲酸盐、含氧酸盐、咪唑类离子液体等多种表面钝化功能材料,建立了钙钛矿表面功能分子定向组装的化学方法,实现对钙钛矿材料光、热稳定性的提升;(3)基于能级排列和载流子输运进行器件整体设计,开发出钝化/传输功能一体化的界面功能材料,建立稳定高效的钙钛矿太阳能电池制备工艺,实现了AM1.5G持续光照下的T80寿命超过4000小时的光伏器件。基于项目实施,在Nature Commun., Energy Environ. Sci., Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater.等国际知名学术期刊发表标注有该项目资助的学术论文20余篇,申请4项中国发明专利。项目执行期间,项目负责人入选国家优秀青年基金、上海科技青年35人引领计划。圆满地完成了既定任务。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
3

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

DOI:10.14067/j.cnki.1673-923x.2018.02.019
发表时间:2018
4

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

DOI:
发表时间:2018
5

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

DOI:10.7498/aps.70.20210004
发表时间:2021

杨双的其他基金

批准号:61702486
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

钙钛矿太阳能电池理论研究:界面结构、性质与调控

批准号:11764027
批准年份:2017
负责人:汤富领
学科分类:A2004
资助金额:34.00
项目类别:地区科学基金项目
2

金属卤素钙钛矿薄膜的表面界面电子结构及其调控

批准号:61704032
批准年份:2017
负责人:周贤中
学科分类:F0405
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
3

有机-无机钙钛矿太阳能电池器件的热稳定性研究

批准号:21671196
批准年份:2016
负责人:崔光磊
学科分类:B0506
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
4

界面调控增强钙钛矿太阳能电池的稳定性机理研究

批准号:61874150
批准年份:2018
负责人:李世彬
学科分类:F0403
资助金额:63.00
项目类别:面上项目