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材料学院钟宇飞教授入选J. Mater. Chem. C 2022年度新锐科学家

发布日期:2022-11-14  点击量:

近日,材料学院钟宇飞教授入选了J. Mater. Chem. C2022年度新锐科学家(全球总计53人入选),入选的每一名新锐科学家课题组的贡献均有可能影响材料化学的未来发展方向。英国皇家化学学会微信官方公众号也对此进行了推送:https://mp.weixin.qq.com/s/n-UoKUV4pGTB0WdOgj2N3Q

图1.钟宇飞教授入选英国皇家化学学会(RSC)J. Mater. Chem. C2022年新锐科学家专刊

2022年,钟宇飞教授领衔的薄膜光伏团队在Adv. Funct. Mater., J. Mater. Chem. A, ACS App. Mater. Interfaces, J. Mater. Chem. C等期刊上连续发文,研究并论述影响有机光伏界面能量损失的因素以及未来的解决方法。

在国家“双碳”背景下,光伏发电产业具有广阔的成长空间。其中薄膜光伏(如钙钛矿光伏、有机光伏等)是实现分布式光伏发电的重要途径。然而薄膜光伏中最为头疼的问题就是能量损失高,导致开路电压远低于吸收带隙。目前该问题已成为限制薄膜光伏理论效率上限的瓶颈。基于此,我院薄膜光伏团队开展了深入的研究。

有机光伏的给体/受体产生自由载流子是个及其复杂的过程,其中也伴随着多个光物理的能量损失过程。对此,薄膜光伏团队在Adv. Funct. Mater.2022, 2206707(IF19.92)论文中详细讨论了多个影响能量损失的因素,如界面能级以及界面电荷离域等,并提出了通过给体与受体的界面改性来降低能量损失的结论。

基于以上结论,团队与加拿大多伦多大学,美国斯坦福大学与北卡罗来纳州立大学等合作伙伴,利用薄膜上下表面结晶性的不同,构筑了具备不同分子结晶的界面,制备有机光伏、有机场效应晶体管与有机/量子点杂化光伏,均取得了降低能量损失的效果,如图2所示。研究内容发表在J. Mater. Chem. A, 2022, 10,1788(IF14.51),并在发表时成为了了热点论文(HOTpaper)。团队同时与中科院北京纳米科学中心和郑州大学合作,也在本体异质结中利用该方法取得了高电压,低能量损失的有机光伏器件(ACS Appl. Mater. Interfaces2022, 14, 18764−18772(IF10.38))。

图2.利用薄膜上下表面不同结晶性,构筑不同界面性质的光电器件(有机光伏、有机场效应晶体管和有机/量子点杂化光伏),均能使能量损失降低。

最后,团队总结了薄膜成型过程中,液固转变过程对成膜后的结晶、取向等因素的影响规律,强调了利用原位(insitu)表征来捕捉成膜过程中细节,帮助找到如何调控薄膜形貌,并降低能量损失的方法。研究成果发表在J. Mater. Chem. C2022, 10, 13646-13675 (IF8.06,Emerging Investigatorspecial issue,图1)。