环境友好型AgBiS2纳米晶异质结太阳能电池的制备与性能研究

基本信息
批准号:51862017
项目类别:地区科学基金项目
资助金额:39.00
负责人:曾涛
学科分类:
依托单位:景德镇陶瓷大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:苏小丽,江毅,施玮,陈云霞,刘威,冯诗乐,程科木,王凯,路欢欢
关键词:
异质结太阳能电池AgBiS2纳米晶输出性能外场配体交换
结项摘要

The unpacked microstructure in the active layer caused by the broad size-distribution and organic ligands on surface of the pre-synthesized AgBiS2 nanocrystals (NCs), and energy band mismatch between the relevant interfaces are regarded as the bottleneck issues which can limit the achievement of high performance of the photovoltaic devices. Relevant studies have shown that the heterogeneous nucleation originating from the discrepancy of reactivity to anion S source between the two cation sources, Ag and Bi, is the main factor that can result in a broad size-distribution for AgBiS2 NCs, and there is no effective way to tackle this problem up to now. Our previous investigation has indicated that the “cation exchange mechanism” gets involved in the process of synthesizing AgBiS2 NCs. Accordingly, it can be deduced that the heterogeneous nucleation could be avoidable in the reaction system based on the mechanism, which is expected to optimize the AgBiS2 NCs’ size and its size-distribution simultaneously. In this project, the emphasis will be put on studying the regulation of morphology (size and size-distribution) of the AgBiS2 NCs via “cation exchange mechanism” and the achievement of the full organic ligands exchange on the surface of AgBiS2 NCs without any residuals via “external field induced ligands-exchange strategy”, elucidating the regularities and rules when regulating the microstructure and the interfacial band level of the active layer based on AgBiS2 NCs, and disclosing the transport and recombination mechanism involved inside of the AgBiS2 NCs based heterojunction photovoltaics, which will provide the important scientific basis and theoretical support for development of environmental-friendly nanocrystals-based heterojunction solar cells with excellent performance.

预先合成AgBiS2纳米晶尺寸分布宽化和表面有机配体残留所导致活性层不致密及相关接触界面能带失配是限制其异质结光伏器件获得高性能的瓶颈。相关研究表明Ag、Bi阳离子源相对于S阴离子源反应活性不同造成的非均相成核是导致AgBiS2纳米晶尺寸分布宽化的主要因素,且目前尚无有效办法应对。我们前期研究发现合成AgBiS2纳米晶过程中存在阳离子交换机制,因此推测此机制可作为合成指导原则以避免反应体系中出现非均相成核,实现AgBiS2纳米晶尺寸大小及分布的并行优化。本课题通过对阳离子交换法调控AgBiS2纳米晶形貌(尺寸大小及分布)和外场诱导配体交换法实现纳米晶表面有机配体无残留交换工艺的研究,阐明AgBiS2 纳米晶活性层微观结构及接触界面能级调控规律,揭示AgBiS2纳米晶异质结光伏器件内部载流子输运、复合机制,为高效环境友好型纳米晶光伏器件研究开发提供重要的科学依据和理论支撑。

项目摘要

AgBiS2纳米晶由于环境友好、空气稳定、高效能、兼具溶液制备及后期处理等优点,被认为是构建下一代薄膜太阳能电池潜力材料之一。本项目着重研究了以RoHS为框架下溶液法合成AgBiS2纳米晶的工艺流程,制备出尺寸大小及分布可调控的目标材料;并以巯基丙酸为小分子钝化剂实现合成后期对纳米晶表面的重新修饰钝化。而后,通过优化AgBiS2纳米晶液相离心浇筑成膜工艺,实现了纳米晶在指定基底上快速构建具有微观结构致密性的薄膜,提升薄膜电学性能。在此基础上,通过与ZnO纳米晶电子传输层组合构建n-i-p型正置薄膜太阳能电池,电池性能较传统经由LBL制备的AgBiS2纳米晶有源层电池提升了17.89%,效率达到了4.48%;同时,项目还对器件结构进行重新探索,合成了胶体稳定良好的MZO和NiOx纳米晶,并以旋涂成膜的方式分别制备电子传输层和空穴传输层,与浇筑的AgBiS2纳米晶薄膜组合构建p-i-n型反置薄膜太阳能电池,实现了器件的全无机化。得到的电池性能由于界面能级的优化,效率较正置器型有进一步提升,效率可达4.61%。纵观上述研究,单以电池效率为指标仍然有较大提升空间,但所获这些结果对于构建高效太阳能电池,提高光电转换效率具有重要的指导意义。

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

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

DOI:10.19713/j.cnki.43-1423/u.t20201185
发表时间:2021
3

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

DOI:10.16507/j.issn.1006-6055.2021.09.006
发表时间:2021
4

栓接U肋钢箱梁考虑对接偏差的疲劳性能及改进方法研究

栓接U肋钢箱梁考虑对接偏差的疲劳性能及改进方法研究

DOI:10.3969/j.issn.1002-0268.2020.03.007
发表时间:2020
5

氯盐环境下钢筋混凝土梁的黏结试验研究

氯盐环境下钢筋混凝土梁的黏结试验研究

DOI:10.3969/j.issn.1001-8360.2019.08.011
发表时间:2019

曾涛的其他基金

批准号:11432005
批准年份:2014
资助金额:380.00
项目类别:重点项目
批准号:81102153
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21804092
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81401080
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10772064
批准年份:2007
资助金额:42.00
项目类别:面上项目
批准号:31702106
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11602196
批准年份:2016
资助金额:16.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31200420
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81560420
批准年份:2015
资助金额:37.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81872653
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:61403320
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81860455
批准年份:2018
资助金额:35.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:10972070
批准年份:2009
资助金额:42.00
项目类别:面上项目
批准号:91016023
批准年份:2010
资助金额:82.00
项目类别:重大研究计划
批准号:11871456
批准年份:2018
资助金额:52.00
项目类别:面上项目
批准号:81201831
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30269002
批准年份:2002
资助金额:35.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:11272110
批准年份:2012
资助金额:92.00
项目类别:面上项目
批准号:31200987
批准年份:2012
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81473004
批准年份:2014
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:10572068
批准年份:2005
资助金额:38.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

基于室温制备的Ⅰ-Ⅵ族纳米晶的本体异质结薄膜太阳能电池界面微结构与光伏性能研究

批准号:21273192
批准年份:2012
负责人:郑直
学科分类:B0202
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
2

体相异质结与同轴P-N结无机纳米晶阵列相结合制备有机聚合物太阳能电池

批准号:51302130
批准年份:2013
负责人:谈利承
学科分类:E0207
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

纳米晶碳化硅/纳米晶硅基异质结的制备及微波特性

批准号:61774112
批准年份:2017
负责人:韦文生
学科分类:F0401
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
4

快离子导体纳米晶催化生长II-型半导体异质结及其光电性能研究

批准号:51102117
批准年份:2011
负责人:朱国兴
学科分类:E0207
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目