项目名称: 基于PIN结构的高效PbS量子点太阳能电池研究

项目编号: No.51602114

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2017

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 李登兵

作者单位: 华中科技大学

项目金额: 16万元

中文摘要: PbS量子点具有带隙可调及单结太阳能理论效率达44%的优势,并可将吸收光谱拓宽到红外波段,适合低温卷到卷低成本生产,是近年来光电领域研究的热点和前沿。依托武汉光电国家实验室先进的研究平台,结合唐江教授课题组丰富的PbS量子点研究经验,申请人已经获得了光电转换效率为9%的PIN结构PbS量子点太阳能电池。但是仍然存在量子点迁移率低、器件填充因子差的瓶颈。本项目拟从如下五个方面着手,以期获得光电转换效率为11.5%的量子点太阳能电池,达到国际一流水平:.1)通过离子交换、卤素离子钝化等方法降低量子点表面缺陷密度,提高载流子寿命;.2)发展石墨烯掺杂的PbS量子点薄膜,进一步提高迁移率; .3)利用高掺杂浓度和迁移率的空穴收集层提高光生载流子的收集效率;.4)引入界面高阻层,减少复合损失;.5)通过体异质结和界面双电层的构筑,提高光生载流子的分离和收集效率。

中文关键词: 量子点;光电转换;胶体量子点;光电特性;太阳能电池

英文摘要: Lead sulfide quantum dots (PbS QDs), possessing advantages such as tunable bandgap, capability of achieving >44% efficiency in theory in single junction solar cells, broadened absorption into infrared, and high compatibility with low-temperature roll-to-roll manufacturing process, have attracted much attention in the research field of optoelectronic recent years. Based on the first-class research platform at Wuhan National Laboratory for Optoelectronics and the rich research experiences on QDs of Prof. Jiang Tang’s group, the applicant have already obtained a PIN PbS QDs solar cell with power conversion efficiency of 9.0%. However, low carrier mobility and fill factor still limit device efficiency of QDs solar cells. In this project, we plan to improve the efficiency to 11.5%, a world-class efficiency, though the following five strategies: .1) Obtain high quality QDs with low surface defect density though ion exchange fabrication method and halogen ion passivation, thus improving carrier lifetime;.2) Develop graphene doped PbS QDs film with higher carrier mobility;.3) Replace hole collection layer (EDT treated PbS layer) with materials with high carrier concentration and mobility to improve the carrier transport and collection efficiency;.4) Introduce high-resistance layer at the junction interface to reduce interfacial defects;.5) Employ depleted bulk heterojunction and molecular dipoles to enhance the carrier separation and collection efficiency.

英文关键词: Quantum Dots;Photoelectric Conversion;Colloidal Quantum dots;Photoelectric Properties;Solar Cell

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