基于高质量石墨烯的叠层光伏器件的制备及其性能研究

基本信息
批准号:61378073
项目类别:面上项目
资助金额:90.00
负责人:何大伟
学科分类:
依托单位:北京交通大学
批准年份:2013
结题年份:2017
起止时间:2014-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:王申伟,吴洪鹏,卓祖亮,何家琪,许海腾,周攀,王海腾,王继刚,付晨
关键词:
石墨烯能量转换效率叠层太阳能电池载流子迁移率薄膜
结项摘要

Recently, the study of organic photovoltaic cells has gained growing attentions since their astonishing properties for application of renewable energy. However, meeting requirement of practical application in the polymer photovoltaic area has remained a challenge for several reasons, including the development of the carrier mobility and power conversion efficiencies (PCE). Methods such as chemical vapor deposition and vertical deposition self-assembly will be adopted in this issue to prepare area-controllable high-quality graphene. Layer-contollable high-quality graphene film will be prepared by advanced transfer technology. High-quality graphene, instead of ITO, will be used to prepare flexible solar cells, to improve the transmittance and surface contact of electrode, increase the energy conversion efficiency and stability of flexible solar cells, and reduce the cost of electrode. Based on the laminated photovoltaic devices fabricated with graphene, we will develop deep insights into the mechanism of intermediated electrode with high-quality graphene, which is very meaningful for the effective transition between top and bottom cell. Establish advanced photovoltaic devices by utilizing the laminated structure, graphene-titanium dioxide three-dimensional absorption chamber and the graphene/polymer complexes as active layer. Greatly improve the performance of the organic photovoltaic device,by making the best of visible and infrared light and optimize the active layer, with high transmittance and high conductivity. Through the implementation of this subject, it can supply important evidence for the improvement of the carrier mobility and the photoelectric conversion efficiency.

有机光伏器件的研发已迅速成为当今世界可再生能源研究领域的热点和前沿,提高其载流子迁移率和光电转换效率,达到高效化和实用化要求,是聚合物光伏领域亟待解决的瓶颈问题。本课题拟采用化学气相沉积、垂直沉积自组装等方法制备面积可控的高质量石墨烯,并通过先进的转移技术制备层数可控的高质量石墨烯薄膜,拟设计基于石墨烯的叠层光伏器件,研究高质量石墨烯作为器件中间电极的内在机理,以实现顶电池和底电池的有效过渡;以叠层结构、石墨烯-氧化钛等立体吸收腔、石墨烯/聚合物为有源层组建新型光伏器件,在保证高透光性和高导电性的基础上充分利用可见、红外光,优化有源层等提高有机光伏器件的性能;采用高质量石墨烯替代ITO 制备柔性太阳能电池,以有效改善电极透光性和表面接触,提高柔性太阳能电池的能量转换效率和稳定性、同时降低电极成本,课题的实施将对载流子迁移率和光电转换效率的提高提供重要的依据。

项目摘要

有机光伏器件的研发已迅速成为当今世界可再生能源研究领域的热点和前沿,提高其载流子迁移率和光电转换效率,是聚合物光伏领域亟待解决的瓶颈问题。本课题采用了垂直沉积自组装等方法制备面积可控的高质量石墨烯,并通过先进的转移技术制备层数可控的高质量石墨烯薄膜,设计了基于石墨烯的叠层光伏器件,研究高质量石墨烯作为器件中间电极的内在机理,以实现顶电池和底电池的有效过渡;以叠层结构、石墨烯-氧化钛等立体吸收腔、石墨烯/聚合物为有源层组建新型光伏器件,在保证高透光性和高导电性的基础上充分利用可见、红外光,优化有源层等提高有机光伏器件的性能;采用高质量石墨烯替代ITO 制备柔性太阳能电池,以有效改善电极透光性和表面接触,提高柔性太阳能电池的能量转换效率和稳定性、同时降低电极成本,利用有源层溶剂处理和石墨烯量子点改善激子解离和载流子传输实现能量转换效率的提高。制备聚合物太阳能电池,测试其电流密度-电压特性曲线,结果表明溶剂处理和石墨烯量子点的修饰实现短路电流密度从8.34 mA/cm2提高到9.32 mA/cm2和9.73 mA/cm2,聚合物太阳能电池的能量转换效率从3.68%提高到4.13%和4.51%,能量转换效率分别提高了12%和23%。课题的实施对载流子迁移率和光电转换效率的提高提供重要的依据。同时,为有效提高其载流子迁移率和光电转换效率,本课题以新型二维材料制备为突破点,研究了高质量二维晶体及其异质结制备工艺方法,研究了二维晶体异质结构中的电子转移过程,开展了基于新型二维晶体的高性能低功耗场效应管器件研制和性能提升,研制出了基于硫化物纳米二维晶体的低功耗场效应晶体管;所研制的器件优于目前国际同类器件的性能。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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