基于新型钙钛矿的大功率激光接收转换器件研究

基本信息
批准号:61574172
项目类别:面上项目
资助金额:65.00
负责人:楚增勇
学科分类:
依托单位:中国人民解放军国防科技大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:王春华,王孝杰,李义和,蒋振华,杨琛,颜廷楠,邹贤帅,潘俊杰
关键词:
供能光电性能光伏钙钛矿激光
结项摘要

As a new kind of non-contact direct power supply over a long distance, laser power supply have a wide range applications in electric power, wireless communication, medical, aerospace, defense and so on. It is an important task to look for new semiconductors and related photovoltaic devices with irradiation-resistance and much higher photoelectric conversion efficiencies for high-power lasers. The Perovskite-structured organic-inorganic hybrid organic metal halide is a new type of semiconductor, which can complete the sequent processes efficiently of absorption of incident light and excitation, transportation, separation of light induced carriers. It has the merits of high extinction coefficient, high open circuit voltage, excellent carrier transportion. It could absorbe lasers and emit new lasers again. But its application in high power laser conversion is blank. This project is going to design the device structures based on the matching of material energy levels and enable the fast transmission of both electron and hole carriers. The overall device is constructed with inorganic hole transport layer or without any hole transporting layer. The Perovskite absorption layer is deposited using a vapor-assisted and magnetic-field-assisted solution technology so as to improve crstaline and purity. New receiver and converter of highpower lasers will be built based on Perovskite semiconductors and its device structure, surfaces and interfaces wil be optimized accordingly. The project will try to reveal the tendencies of photoelectric conversion efficiency at different laser powers and at different laser wavelengthes. The mechanism and potential of the perovskite photovoltaic devices in the recieving and converting of high power lasers will also be revealed.

作为一种全新的远距离非接触直接供能方式,激光输能在电力、无线通信、医疗、航空航天、国防等领域具有广泛的潜在应用价值。寻找承受大功率激光辐照、具有更高激光光电转换效率的半导体材料及其光伏器件是激光输能的一项重要任务。钙钛矿结构的有机-无机杂化的有机金属卤化物是一种新型的半导体材料,能同时高效完成入射光的吸收、光生载流子的激发、输运、分离等多个过程,具有消光系数高、开路电压高、载流子输运性质好、可吸收并辐射激光等诸多优点,但在大功率激光光电转化的应用基础研究尚属空白。本项目将从材料能级匹配与加速载流子传输的角度设计器件结构,使用无机空穴传输层或者无空穴传输层构筑整体器件,通过气相与磁场辅助液相工艺提高钙钛矿吸收层的质量,制备基于钙钛矿的新型激光吸收器,优化器件结构与表面界面结构,揭示不同功率、不同波长激光辐照下的光电转化效率及其规律,揭示钙钛矿光伏器件在大功率激光接收转化方面的机理及其潜力。

项目摘要

钙钛矿结构的有机-无机杂化的有机金属卤化物是一种新型的半导体材料,因其合适的禁带宽度、较宽的光吸收范围、较高的载流子迁移率,展现出非常优良的光电性质,在激光光电转化方面具有良好的应用潜力。本项目针对大功率激光转化的应用需求,研究了有机金属卤化物大尺寸单晶制备工艺,探索了外界环境对单晶结晶性能的影响,获得了厘米量级大单晶,通过光电性能测试展示了其在大功率激光接收转化方面的潜力;受自然界三维褶皱图案的启发,研究了基于石墨烯褶皱的柔性电极技术,通过球体三维收缩一步法实现了高导电、大应变、可伸缩石墨烯柔性电极技术;同时,利用有机金属卤化物与聚丙烯腈混合溶液,通过静电纺丝工艺制备了有机钙钛矿纤维,优化了器件结构与表面界面结构,获得了柔性钙钛矿光电探测与激光告警装置,并与气相沉积钙钛矿薄膜对比,揭示了柔性器件在不同功率、不同波长激光辐照下的光电转化效率及其规律。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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