《BiFeO3鐵電薄膜光伏特性及機制研究》是依託武漢理工大學，由孫華君擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：BiFeO3鐵電薄膜光伏特性及機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：孫華君
- 依託單位：武漢理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鐵電材料BiFeO3具有較窄的禁頻寬度（2.6-2.8eV），在可見光範圍內具有顯著的光伏效應，BiFeO3作為一種無鉛鐵電材料，室溫下同時具有鐵電、鐵磁性能，有望成為新型光伏電池或其他新型光電子器件。但對於影響BiFeO3薄膜光伏效應的關鍵因素及作用機理，仍然沒有達成共識。本項目擬採用溶膠-凝膠法製備高度定向的純鈣鈦礦BiFeO3緻密薄膜，考察電極類型、退火氣氛以及溶膠-凝膠的工藝參數對BiFeO3薄膜物相和形貌的影響，探討並建立 BiFeO3薄膜的生長模型。測試BiFeO3薄膜的電學、光學性能，從鐵電性、界面、尺度及空間電荷效應對BiFeO3薄膜光伏特性影響因素的角度出發，弄清楚載流子種類、濃度及輸運的動態過程，並建立載流子在電疇內部以及疇壁的分離和輸運模型。這不僅在技術上具有創新意義，而且可以為未來的光電子能源器件準備和鋪墊材料方面的基礎。
結題摘要
BiFeO3(BFO)是一種常溫下具有鐵電性、鐵磁性的多鐵材料，由於其具有較小的禁頻寬度，故在鈣鈦礦太陽能電池領域中具有較為廣闊的套用前景。但是，BFO薄膜在可見光照射下表現出較低的轉換效率，其自身存在較大的漏電流缺陷和載流子複合是造成這種現象的主要原因。因此，對BFO薄膜的改性成為了拓展其套用的關鍵環節。本項目擬採用溶膠-凝膠法製備BFO前驅體溶液，通過工藝改進(如退火方式、基底選擇與勻膠制度、退火保溫時長、旋塗層數)及石墨烯複合的方法製備光伏性能優異的BFO基薄膜；利用各種現代分析測試手段，探討影響薄膜光伏性能的因素，研究高效可見光吸收作用機理。實驗發現，相比於純相BFO薄膜(開路電壓VOC為0.42V)，石墨烯複合構型薄膜樣品VOC提高至0.8V，光伏性能得到明顯改善。
