《原子配位體鈍化量子點太陽電池》是依託吉林大學，由於偉泳擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：原子配位體鈍化量子點太陽電池
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：於偉泳
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
膠質PbSe量子點的量子效率為89%，通過調節尺寸，其吸收光譜可以覆蓋大部分太陽光譜，同時，強多激子產生效應，使得它的太陽電池理論轉化效率達到60.3%。但是，表面長碳鏈配體導電性較差，嚴重限制了目前PbSe量子點太陽電池的轉化效率。本課題擬採用原子鈍化PbSe量子點，完全去除表面有機配位體，降低配位層厚度，增強量子點中光生載流子分離能力。研究併合成鹵離子鈍化PbSe量子點，測量量子點薄膜導電性，分析配位體層厚度變化對導電性的影響；製作鹵離子鈍化PbSe量子點太陽電池，最佳化器件結構和工藝參數；測量器件變溫I-V特性，結合變溫時間解析度螢光光譜，研究光生載流子遷移機制，建立PbSe/ZnO異質結模型。本項目首次提出用原子鈍化PbSe量子點，探明原子鈍化PbSe量子點技術，提高量子點有源層電導率，製作原子鈍化PbSe太陽電池，轉化效率達到6.0%，建立PbSe/ZnO異質結載流子遷移模型。
結題摘要
膠體PbSe 量子點的量子效率為89%，通過調節尺寸，其吸收光譜可以覆蓋大部分太陽光譜，同時，強多激子產生效應，使得它的太陽電池理論轉化效率達到60.3%。但是，PbSe 量子點穩定性較差，在空氣中易於氧化；表面長碳鏈配體導電性較差，嚴重限制了目前PbSe 量子點太陽電池的轉化效率。首先，我們開展了PbSe 膠體量子點的製備與特性研究。包括不同尺寸PbSe膠體量子點的合成，研究尺寸對PbSe量子點躍遷機理，理論研究其能級結構，建立PbSe膠體量子點能級結構的模型；研究PbSe膠體量子點的穩定性，以及核殼結構。其次，我們研究鹵離子鈍化PbSe 量子點的合成方法，分析表面改性對量子點光學、電學性能的影響。包括：研究鹵離子鈍化PbSe 膠體量子點的合成方法和處理技術，實驗上摸索高質量離子鈍化PbSe 膠體量子點的合成工藝；分析鹵離子鈍化PbSe 膠體量子點電學性能。包括：測量量子點改性前後，電導率的變化，通過瞬態螢光光譜（TRPL）分析載流子壽命變化等。最後，我們開展膠體量子點太陽電池的結構設計的研究，從器件結構、量子點尺寸、電極特性等方面入手，製備出多種類型的PbSe量子點太陽電池。一是製作鹵離子鈍化PbSe 膠體量子點太陽電池，測量器件性能，最佳化工藝、結構參數。包括：製作鹵離子鈍化PbSe 膠體量子點太陽電池，測量器件性能，包括I-V 曲線、開路電壓、短路電流、轉換效率等；與乙二硫醇處理的太陽電池器件對比，分析原子鈍化技術如何改善量子點太陽電池器件性能；最佳化器件製作過程中的有關參數，提高電池器件性能，有關參數包括：電子空穴遷移層厚度、量子點光敏層厚度、器件退火時間等。二是分析太陽電池器件中光生載流子傳輸機制，建立傳輸模型。包括：研究太陽電池的伏安特性曲線，建立電流隨偏置電壓變化的數學模型，分析我們所採用的PbSe/ZnO 結構，是否滿足異質結特性；分析去除有機碳鏈後，是否有利於增強結效應，從機理上，確認量子點表面層厚度對太陽電池的影響；分析量子點表面層厚度變化，對光生載流子遷移速度的影響。在上述研究基礎上，我們發表SCI檢索的學術論文22篇，其中影響因子大於3.0的17篇；申請並獲得國家發明專利6項；培養博士研究生5人，碩士研究生4人。
