《基於PIN結構的高效PbS量子點太陽能電池研究》是依託華中科技大學，由李登兵擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於PIN結構的高效PbS量子點太陽能電池研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李登兵
- 依託單位：華中科技大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
PbS量子點具有帶隙可調及單結太陽能理論效率達44%的優勢，並可將吸收光譜拓寬到紅外波段，適合低溫卷到卷低成本生產，是近年來光電領域研究的熱點和前沿。依託武漢光電國家實驗室先進的研究平台，結合唐江教授課題組豐富的PbS量子點研究經驗，申請人已經獲得了光電轉換效率為9%的PIN結構PbS量子點太陽能電池。但是仍然存在量子點遷移率低、器件填充因子差的瓶頸。本項目擬從如下五個方面著手，以期獲得光電轉換效率為11.5%的量子點太陽能電池，達到國際一流水平：.（1）通過離子交換、鹵素離子鈍化等方法降低量子點表面缺陷密度，提高載流子壽命；.（2）發展石墨烯摻雜的PbS量子點薄膜，進一步提高遷移率； .（3）利用高摻雜濃度和遷移率的空穴收集層提高光生載流子的收集效率；.（4）引入界面高阻層，減少複合損失；.（5）通過體異質結和界面雙電層的構築，提高光生載流子的分離和收集效率。
結題摘要
PbS量子點具有帶隙可調及單結太陽能理論效率達44%的優勢，並可將吸收光譜拓寬到紅外波段，適合低溫卷到卷低成本生產，是近年來光電領域研究的熱點和前沿。研究工作通過改進視窗層薄膜的摻雜濃度、降低界面缺陷態密度、最佳化量子點表面的配體交換工藝，提高量子點薄膜載流子濃度和遷移率等方法，將PbS量子點薄膜太陽能電池的光電轉換效率提升到了10.6%。研究結果表明，氯摻雜氧化錫能夠達到鈍化PbS量子點與視窗層界面缺陷，降低界面複合損失的目的；1-乙基-3甲基碘化咪唑鎓作為量子點的交換配體，可以實現量子點表面缺陷的鈍化；將Ag摻雜到PbS量子點薄膜中，可以實現對量子點薄膜的載流子濃度，遷移率以及能帶結構的有效調控，從而提高了光生載流子的分離和收集效率，將PbS量子點太陽能電池的光電轉換效率提升到10.6%，達到國際一流水平。此外，對PbS量子點的尺寸、配體處理工藝等對其能帶結構和遷移率的影響進行了系統的研究，為後後續進一步提高器件性能提供了理論依據。本項目對PbS量子點太陽能電池視窗層、界面、吸光層以及PbS量子點作為空穴收集層進行了系統的研究和最佳化，為PbS量子點太陽能電池效率的進一步提升奠定了堅實的基礎。在上述工作中，發表高水平SCI論文8篇，培養碩博研究生4名。
