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香港科技大学颜河教授来我院进行学术交流


作者:曾宜春 彭小琴 发布时间:2019-12-21 19:14:26 点击次数:2956 来源:

20191220日下午,在化学化工大楼A417报告厅,香港科技大学颜河教授来我院,以《实现效率超过16%的非富勒烯有机太阳能电池:材料设计、设备优化和机理研究》为题做了一场精彩的报告。该报告由谭松庭教授主持,化学学院部分研究生参加。

太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源,鉴于常规能源供给的有限和环保压力的增加,世界上许多国家掀起了开放利用太阳能和可再生能源的热潮。根据材料不同,太阳能电池可分为:硅太阳能电池、多元合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池、有机太阳能电池。然而,相比传统太阳能电池,有机太阳能电池有四大优势:一是生产成本最低廉,原材料获得最容易,使用环保,量产后发电成本将与火电接近,具备强大的价格竞争力。另外,生产有机薄膜电池的生产工艺是印刷和涂布,类似印刷报纸。这样极大地节省了生产成本,也加快了生产周期;二是最轻、最薄,电池厚度仅为多晶硅太阳能电池硅片厚度的五百分之一,而且可以卷曲,因此可以安装在建筑物的任意位置上,不像晶体硅太阳能电池那样要考虑建筑物的承重能力。

 

在这场学术讲座中,从Prof. HeYan的讲解可了解到,对于有机太阳能电池的研究,形貌难以控制是制约有机太阳能电池发展的最大瓶颈,其课题组研发了一种可以形成理想的高分子-富勒烯膜形貌的方法,使得高分子在具有较高的结晶性同时还能保证较小的相分离尺度。这一方法可以实现对富勒烯和非富勒烯有机太阳能电池的形貌控制。同时,Prof. HeYan还发现基于非富勒烯受体的有机太阳能电池体系,这个体系的电荷分离驱动力基本为零,但电荷分离既快又高效,使得非富勒烯体系首次获得了将近于90%的内量子转换效率,同时保持仅0.55V的电压损失。这一体系的实现说明有机太阳能电池最终有可能突破18- 20%的效率。最后进一步通过对小分子受体烷烃链的优化实现效率达16.7%的有机太阳能电池(标定效率16.4%)这对科学研究尤其是高分子薄膜和电池(光电)材料方向研究生来说,它开阔了同学们的研究思路,受益颇多。

 


   报告人简介:颜河教授,在有机电子材料领域有丰富的研究经验,曾创办著名的Polyera公司。2009年,颜河教授课题组在《自然》杂志上发表了一个高迁移率的n型有机半导体高分子材料论文。被誉为开启了新晶体管时代并登上了《自然》的封面。回到香港科大后,颜河从事有机太阳能领域的研究。在过去的三年中多次打破有机太阳能电池的世界纪录。颜河教授的研究成果在2015年被美国国家可再生能源实验室收录进著名的"best research-cell eficiency chart"世界纪录表。香港科技大学也成为40年来中国第一个有幸录入“ best research-cell eficiency chart"的高校。这是中国太阳能电池领域近年来最重大的世界级科研突破。颜河教授在最近几年一共8次在顶级期刊(NatureNature系列期刊)发表论文,科研水平在有机太阳能领域国际领先。2014年的Nature Communications2016年的Nature Energy两篇论文被引用超过22001200次,均是该期刊2014年来引用最高的论文。




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