科学研究

物信讲坛第二百一十一讲“2024年钙钛矿光电材料与器件学术报告会”

信息来源: 发布日期:2024-11-13

时间:2024年11月15日8:0018:00

地点:物信学院二楼祥联厅

 

报告1:无机功能材料与新型太阳能电池

报告人:张文华教授云南大学

报告时间:2024年11158:00—9:30

 

报告摘要

无机功能材料是现代社会发展的重要基石,新型太阳能是发展可再生洁净能源的重要内容。本报告介绍了通过简单的配位化学的原理,利用介孔材料纳米孔道的限域效应,解决介孔材料纳米组装的难题;如何从换电池器件性能的需求出发,构建高性能的材料设计,获得高性能的电池期间;最后结合自己的理解,介绍了新一代钙钛矿太阳能电池的主要进展。

报告人简介

张文华,博士,云南大学高层次引进人才,中科院百人计划学者,中国可再生能源学会光伏专委会委员,中国材料研究学会太阳能材料专委会副秘书长。主要从事无机功能材料与新型太阳能电池的研究,提出了表面功能化的策略,通过原位反应解决了介孔材料纳米组装的难题,为介孔基复合材料研究获得2011年国家自然科学二等奖奠定了研究方法的基础;同时,是国际上最早从事钙钛矿太阳能电池研究的团队之一,率先开展了无掺杂空穴导体材料、高稳定钙钛矿电池体系的研究领域;构建无机空穴导体梯度结构,大幅度提高了钙钛矿电池的热稳定性,是世界上最早解决兼具高效率和高稳定性钙钛矿电池的工作之一;设计新型电子传输材料的微观结构,调控器件的电场和光场分布,创造了一维结构钙钛矿电池的最高效率。2017年起一直负责组织中国材料大会太阳能材料与器件分会,2021年起共同组织美国化学还(ACS)秋季年会“燃料与太阳能电池论坛”,在国内外具有积极的学术影响力。

报告2高效率柔性钙钛矿太阳能电池产业化研究

报告人:葛子义研究员中国科学院宁波材料所

报告时间:2024年11159:30—11:00

 

报告摘要

钙钛矿太阳能电池是近些年兴起的新型太阳能电池技术。其中具有高功率转换效率(PCE)、重量轻、低温可加工性、固有灵活性及与曲面兼容性的柔性钙钛矿太阳能电池(f-PSC)在光伏建筑、分布式发电、可穿戴电子设备等领域展示很好的应用潜力。本报告将系统介绍f-PSC的基本工作原理、技术优势、最新的研究进展和商业化发展的一些潜力。首先设计合成二维铁电材料(3P-yAI),提高激子分离效率,实现23%效率的倒置f-PSC。设计并合成一系列氰基衍生物以钝化钙钛矿的晶界缺陷,释放钙钛矿薄膜的残余应力,增强钙钛矿薄膜的柔韧性,获得效率超过24%的f-PSC。此外,利用两性离子弹性体填充钙钛矿晶界,诱导调控成核结晶,通过两性离子间的静电作用,实现低温可修复柔性薄膜,制备了效率24.5%的柔性钙钛矿电池。最近利用SAM埋底界面大取向角设计,诱导上层钙钛矿高质量结晶生长,降低缺陷密度,释放应力,获得柔性器件效率25.05%,是目前国际上公开报道的柔性钙钛矿太阳能电池的最高效率。

报告人简介

葛子义,中国科学院宁波材料所二级研究员、博导,国家杰出青年基金获得者、英国皇家化学会会士,浙江省能源光电子工程研究中心主任。目前主要从事有机/钙钛矿太阳能电池和OLED研究。近年来在Nature Photonics、Chem. Soc. Rev.、Joule、Adv. Mater.、Energy Environ. Sci.等期刊上发表SCI论文290余篇,申请发明专利60多项。撰写中英文专著4部。先后主持包括国家重点研发计划项目、基金委重点项目、5项国家自然基金面上等。获得2016年“中国光学重要成果奖”、2018和2022年度浙江省自然科学二等奖(排名第一)、2021宁波市十佳“科技追梦人”、2022年浙江省有突出贡献中青年专家等。先后担任Science China Chemistry、The Innovation等8本期刊编委,兼任浙江省材料研究学会常务理事、有机光电材料与器件国际会议(ICOOE)大会主席。

报告3高效钙钛矿室内和室外光伏技术

报告人:王照奎教授苏州大学

报告时间:2024年111511:00—12:30

 

报告摘要

基于金属卤化物半导体材料的钙钛矿太阳能电池在新能源领域展现出极为光明的工业化前景。尽管取得了巨大进展,钙钛矿薄膜的结晶动力学和由此产生的缺陷状态仍然是影响钙钛矿太阳能电池效率和稳定性的主要因素。钙钛矿光伏器件的核心在于钙钛矿吸收层在光场作用下的能量转换过程,以及以界面为载体的电荷转移和传输过程。钙钛矿薄膜的结晶、缺陷态的钝化及相关调控是该领域最重要的关键问题。此外,近年来,人们开始意识到利用低照度光伏技术为电子产品和电网供电的巨大市场潜力。钙钛矿材料的带隙可以调整,通过改变钙钛矿的组分,设备的最大灵敏度可以匹配特定场合中使用的人造光源的光谱,这可以更好地应用于室内电子产品的电源供应领域。本报告主要介绍了作者在钙钛矿结晶动力学、缺陷钝化以及高性能钙钛矿室内光伏器件制备方面的最新研究成果。

报告人简介

王照奎,教授,于2011年在日本富山大学获得纳米及新材料科学博士学位。2011年至2013年期间,在富山大学担任日本学术振兴会(JSPS)的研究员,之后加入苏州大学功能纳米与软物质研究院(FUNSOM)。主要研究方向为有机及无机/有机混合材料和器件,重点研究(钙钛矿)太阳能电池和(有机,钙钛矿)发光二极管(LED)。在Science, Adv. Mater., J. Am.Chem. Soc.,Angew. Chem.,Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater., ACS Nano, Nano Lett., Joule, Appl. Phys. Lett.等期刊发表SCI论文180余篇(总引用次数超过15000次,H指数65),。

报告4薄膜组分调控及界面工程实现高效钙钛矿太阳电池

报告人:姚建曦教授华北电力大学

报告时间:2024年111514:00—15:30

 

报告摘要

钙钛矿太阳电池在光伏领域取得了飞速发展,其最高光电转换效率已达26.7%,这主要得益于钙钛矿材料优异的光电特性。我们围绕FAPbI3以及CsPbI3钙钛矿薄膜的结晶动力学、表界面缺陷钝化机理、钙钛矿晶体结构稳定性等多方面开展了研究。基于具有特定结构和功能有机官能团和有机分子设计,开发了多种高效的多功能有机钝化材料和添加剂,进一步探究了钙钛矿薄膜结晶调控和缺陷态钝化对器件光电性能的影响,从而有效地降低薄膜的表界面缺陷,提升载流子传输效率,并且提高了器件在多种环境下的长期运行稳定性。有机-无机杂化小面积钙钛矿电池光电转换效率达到26.5%,全无机钙钛矿电池效率达到21.0%,柔性钙钛矿电池效率达到25.3%,展现了优异的机械性能,在弯折半径为5毫米的情况下经过70,000次弯曲循环后仍能保持超过97%的初始效率,制备的钙钛矿电池均呈现了优良的环境稳定性。

报告人简介

姚建曦,男,华北电力大学二岗教授,博导,国家重点研发计划项目首席,能源安全与清洁利用北京市重点实验室主任。主要研究方向为钙钛矿太阳电池材料与器件,光电材料与器件。作为负责人先后主持国家重点研发计划项目、国家自然科学基金重点、863、GF重大项目以及企业委托项目等30余项。近年来在Nature Communication、Advanced Materials等国内外学术期刊发表SCI论文150余篇,授权发明专利20余件,编著2本。担任中国青年科技工作者协会材料专委会委员、中国可再生能源学会光伏专委会委员、国际光化学转换与储能大会国际组委会委员。科技部重点研发计划项目、国家自然基金委专家,北京、浙江等多个省的自然基金通讯评审专家,教育部科技发展中心评议专家,教育部学位与研究生教育发展中心评审专家,中国电力科技奖评审专家等学术任职。

报告5晶格调制提升钙钛矿材料和器件稳定性

报告人:王勇教授浙江大学

报告时间:2024年111515:30—17:00

报告地点:物信学院二楼祥联厅

报告摘要

钙钛矿光伏(PV)已实现了约26.7%的前所未有的效率,但由于钙钛矿光吸收层的稳定性限制,工业规模化面临关键障碍。甲脒-铯(FA-Cs)基钙钛矿已经成为单结和先进顶层电池叠层光伏中最有希望的光吸收层之一,这归因于其精细调节的电子带隙和卓越的光热稳定性。然而,这些钙钛矿由于离子尺寸匹配不佳和“软晶格”特性,导致相稳定性差,其中具有角共享八面体的光活性黑相容易转变为具有边或面共享八面体的非光活性黄相。为解决这一关键挑战,我们已实现以下改进:(1)共晶分子抑制纳米级杂质。我们开发了新颖的共晶分子来抑制面共享八面体的形成,实现了纯相钙钛矿与角共享八面体;(2)稳定β相和起伏晶格的开发。我们开发了一种高稳定性的新钙钛矿晶相(β相)以及“起伏晶格”钙钛矿,揭示了增强钙钛矿稳定性的潜在晶格调制机制;(3)先进钝化方法。通过深入探索钝化材料与钙钛矿晶格的相互作用,我们发明并制备了与钙钛矿具有极佳兼容性的无定形钝化材料,显著提高了钙钛矿太阳能电池的性能和稳定性。

报告人简介

王勇,浙江大学教授、博导,国家级高层次青年人才(海外优青),本科毕业于四川大学,博士毕业于西安交大材料科学专业,随后在上海交大、香港大学、林雪平大学(瑞典)从事博士后研究。2022年9月加盟浙江大学杭州国际科创中心/硅材料全国重点实验室杨德仁院士团队,随后兼聘至浙江大学材料学院。目前,主持优秀青年科学基金项目(海外)、国家基金青年基金、面上项目等项目。近些年,围绕钙钛矿光伏领域材料稳定性差这一领域难题,发明并制备了高稳定的新钙钛矿晶相 β 相 ,在国际上形成并引领了用晶格调控提高钙钛矿稳定性的独特研究方向;开发了全新型的非晶钝化材料,实现了超26%的世界领先效率。发表SCI论文60多篇,包括以一作/通讯在Science, Nat Rev Chem, Nat Commun, Joule等重要期刊发表论文50余篇;申请发明专利10多项,已获授权发明专利7项。

报告6钙钛矿中的界面工程

报告人:张金宝教授厦门大学

报告时间:2024年111517:00—18:00

 

报告摘要

钙钛矿太阳能电池中的界面工程是一个关键研究领域,对这些设备的效率和稳定性有显著影响。近期的研究集中在优化这些界面,以提高设备性能。采用能带对齐、减少界面电荷复合和陷阱钝化等策略来改善钙钛矿材料的晶体质量,并最小化界面能量损失。在此演讲中,我将讨论在传统钙钛矿太阳能电池中开发蒸发沉积空穴传输层的策略,以及在提升设备性能方面取得的进展。我还将讨论埋藏界面的界面工程,以便可视化其属性并优化设备的稳定性。此外,还将讨论在倒置钙钛矿太阳能电池中空穴传输层的功能化,包括自组装分子的设计和PTAA表面特性的改性。

报告人简介

张金宝,厦门大学教授、博导。中南大学应用化学专业获得学士学位(2006-2010);瑞典乌普萨拉大学化学系物理化学专业获得博士学位(2012-2016),导师是Anders Hagfeldt教授;2016.10-2018.2在瑞典乌普萨拉大学化学系(Gerrit Boschloo课题组)和澳大利亚蒙纳什大学材料系(Yibing Cheng课题组)做博士后,2018-2019年在美国斯坦福大学材料系(Reinhold Dauskardt课题组)任Wallenberg博士后研究员;2019年10月加入厦门大学材料学院。张教授的研究主要集中在半导体薄膜器件的表面和界面,包括为表面钝化设计功能材料、新的界面特性分析技术的开发,以及高效稳定光伏器件的制造。在Chem, Advanced Materials, Advanced Energy Materials等发表论文近60篇,SCI引用2000多次,含多篇期刊封面和ESI高被引论文,受邀撰写英文学术专著部分章节。担任《The Innovation》、《中国材料进展》、《中南大学学报英文版》青年编委,PLOS ONE期刊学术编辑等。主持国家高层次青年人才项目、国家自然科学基金青年项目、深圳市面上项目、福建省引进高层次创新人才等项目。

报告时间 2024年11月15日 报告地址 物信学院二楼祥联厅
主讲人 张文华教授云南大学等