项目名称: 多元硫属化合物一维纳米阵列太阳电池的构筑与性能研究

项目编号: No.21461014

项目类型: 地区科学基金项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 雷水金

作者单位: 南昌大学

项目金额: 45万元

中文摘要: 多元硫属化合物由于其独特的组成结构和优越的光电性质,在光伏领域具有广阔的应用前景。本申请旨在突破一维纳米阵列太阳电池集中于简单化合物的局限,结合传统模板及衬底生长技术,设计溶剂热分离体系,发展I-M-VI族多元硫属化合物一维纳米阵列简单、普适的制备方法。通过沉积II-VI族化合物缓冲层,构筑低成本无机太阳电池。利用其较大的表面积和长径比,提高光捕获、光吸收及载流子收集效率,有效解决纳米晶太阳电池中电子迁移的障碍以及传统平面太阳电池中光吸收深度与载流子收集距离之间的矛盾;基于一维纳米结构的量子限域效应,增强器件的光谱响应,实现对太阳光的广谱吸收;通过对一维纳米结构阵列的精细控制,提高光伏器件的短路电流和开路电压;研究热力学和动力学对多元硫属化合物一维纳米阵列生长的控制原理,分析制备条件对产物结构、器件性能的影响及其相互关系和内在规律,优化实验参数,提高多元硫属化合物太阳电池的光电转换效率。

中文关键词: 多元硫属化合物;一维纳米阵列;太阳能电池;光伏材料

英文摘要: Multinary chalcogenides are considered to be the most promising candidates for photovoltaic applications due to their unique structure and prominent properties. Presently, the solar cells based on 1D nanostructure arrays are mainly focused on some simple-structure compounds. The goal of this project is to explore and develop the facile and universal synthesis methods to prepare 1D nanoarrays of I-M-VI compounds. In this project, combined with the traditional template and substrate techniques, a novel solvothermal detached system has been proposed to synthesize 1D nanoarrays of multinary chalcogenides. With the subsequent deposition of II-VI compounds as the buffer layer, the low-cost inorganic solar cells will be constructed. Due to their large surface area and high length-to-diameter ratio, the PV devices based on 1D nanoarrays will exhibit high efficiency in light-harvesting, optical absorption and carrier collection, which can avoid the obstacle of electron transport in nanocrystalline solar cells and the conflict between optical absorption depth and carrier collection length in planar bilayer cells. Based on the quantum confinement effect, a better spectral response and full-spectrum absorption should be achieved. The precise control of the 1D nanostructure arrays would be essential for enhancing the short-circuit current and open-circuit voltage. Then, the thermodynamic and kinetic principles governing the growth process of the 1D nanoarrays could be deduced. To improve the conversion efficiency of the solar cells, the preparation conditions, material structures, photovoltaic properties of the products and the inherent laws of correlations in them should be studied.

英文关键词: Multinary Chalcogenides;1D Nanostructure Arrays;Solar Cells;Photovoltaic Materials

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