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领跑有机太阳能电池领域 ——访2018年度国家自然科学奖二等奖获得者陈永胜团队
来源: 2019年1月15日 中国教育报 第2版发稿时间:2019-01-17 10:35

  本报记者 陈欣然 通讯员 吴军辉

  日前,陈永胜团队“面向能源转化与存储的有机和碳纳米材料研究”项目荣获2018年度国家自然科学奖二等奖。

  十几年来,澳门新葡8455手机版化学学院教授陈永胜团队始终致力于碳纳米材料、有机功能材料及其在能源转化与存储等方面的研究。他们开发的有机太阳能电池器件光电转化效率多次刷新世界纪录。

  2004年,陈永胜从美国回到母校澳门新葡8455手机版任教,建立了以碳材料为基础的绿色能源材料和应用研究团队,并在2007年开始进行有机太阳能发电和以碳纳米材料为基础的储电方面的研究。

  当时整个领域处于低谷,光电转化效率在5%左右。许多研究者对有机太阳能电池的未来发展不抱信心,甚至纷纷退出。“中国是人口数量第一的大国,各行各业都需要有自己独立自主的技术。在新能源和核心材料这些核心战略领域,更不能依靠别人。”陈永胜常以此鞭策自己和团队成员。

  凭借对该领域敏锐的洞察力和审慎分析,陈永胜果断选择了在当时具有重大风险和挑战的新型可溶液加工处理的有机小分子和寡聚物活性材料,作为其团队开展太阳能发电研究的主要突破点。

  从分子材料设计到光伏器件的制备优化,陈永胜带领团队马不停蹄地展开科研攻关。经过10多年的不懈努力,他们终于发展出了具有鲜明特色的寡聚小分子有机太阳能材料体系,设计合成了具有确定分子结构和精确分子量的一系列高效有机光伏寡聚物材料,开创了新型高效可溶液加工的光伏活性层材料体系。

  对陈永胜来说,每一次突破都意味着一个新目标的开始。他从未停止过思考:有机太阳能电池到底能达到多高的效率?是否可以媲美硅基太阳能电池?有机太阳能电池应用的下一个瓶颈是什么?

  2015年,陈永胜团队开始进行有机叠层太阳能电池研究。通过对比无机材料和有机材料的特点,陈永胜认为,要充分发挥有机高分子材料的优势,并实现达到甚至超过以无机材料为基础的太阳能技术性能的目标,叠层太阳能电池是一个极具潜力的方案。

  基于上述思路,他们利用团队设计合成的系列寡聚小分子制备获得12.7%的有机叠层太阳能电池,刷新了当时有机太阳能电池领域的效率,研究结果发表在领域顶级期刊《自然·光子学》上,该项研究入选“2017年中国光学十大进展”。

  2018年夏,他们设计、制备的具有高效、宽光谱吸收特性的叠层有机太阳能电池材料和器件,实现了17.3%的光电转化效率,再次刷新了文献报道的有机/高分子太阳能电池光电转化效率的世界纪录。

编辑:韦承金 

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