为促进学术交流,拓展师生的学术视野,9月26日下午,学院在崇真南楼A5010举办钙钛矿光电专题沙龙。此次专题沙龙由陶晨教授、姚方副教授、王海兵博士、胡绪志博士、胡敏博士、曹晓娟博士与武汉大学的董开连博士作学术报告。学院相关研究方向的教师及研究生50余人参加了本次论坛。
陶晨教授作了题为“钙钛矿太阳能电池的简介”的报告。他介绍了太阳能电池研究的能源需求背景及必要性,描述了单晶硅太阳能电池、染料敏化/有机太阳能电池的缺点。讲述了钙钛矿材料与电池的结构,以及钙钛矿优异的光电性能。最后介绍了团队在钙钛矿电池方向的主要研究问题。
姚方副教授作了题为“卤化物钙钛矿中载流子动力学研究”的报告。他介绍了钙钛矿材料的基本特性及表征方法,通过全面了解钙钛矿的本征属性,展望了其在光电探测器、发光二极管的应用前景。开发的时间分辨微波光电导技术,能够非接触、无损伤表征钙钛矿等半导体材料的迁移率、寿命等本征特性,结合物性调控与设计,实现优异特性的光电探测和发光二极管应用。
王海兵博士作了题为“钙钛矿太阳能电池过量碘化铅的调控”的报告。介绍了钙钛矿太阳能电池中过量碘化铅的来源和:。针对这些不好的影响,王海兵博士着重介绍了他调控碘化铅所取得的研究成果,包括创新性提出使用提前干预的方法,将过量碘化铅诱导在钙钛矿薄膜表面少量残留,避免了光照的影响;除了提前干预的方法,王海兵博士还介绍了使用对称性分子稳固碘化铅,使碘化铅分解的能量增大,也能够达到调控的功能。
钙钛矿太阳能电池具有高效率、低成本等优点,是最有前景的下一代光伏技术之一,目前其最高认证的光电转换效率已经达到了26.7%,但要实现商业化还需要满足大面积制备和高稳定性。基于溶液法制备的钙钛矿薄膜存在缺陷,这些缺陷会加剧复合反应,阻碍电荷传输,进而影响薄膜和器件的性能。胡敏博士通过界面修饰的方法,钝化薄膜埋底界面和上表面的缺陷、改善晶体的生长,从而有效提升钙钛矿电池器件的光电转换效率和长期稳定性。
曹晓娟博士做了题为“碱性电解水阳极催化剂原位活化技术”的报告。介绍了目前碱性电解水制氢技术的意义及优势。以钙钛矿氧化物作为阳极催化剂,分析了这类催化材料的特点及工业化道路上面临的机遇与挑战。针对这些问题,着重介绍了提高钙钛矿比表面积的方法,并根据材料在电解水反应中的表面演化现象及规律,分析催化剂失活机理。进一步结合热力学计算,设计了pH调控的原位活化技术,实现了低能耗、高活性的电解水产氢技术。
胡绪志博士作了题为“宽带隙钙钛矿及叠层太阳能电池的性能提升策略”的报告。介绍了有关宽带隙钙钛矿材料以及基于钙钛矿的叠层太阳能电池相关发展历程,同时还分析了宽带隙钙钛矿电池性能提升所面临的挑战。针对这些困难,胡绪志老师着重介绍了他的团队取得的研究成果,包括使用多功能添加剂,从而在降低宽带隙钙钛矿材料缺陷的同时抑制光致相分离的产生,实现效率超过26%的全钙钛矿叠层电池的制备;还开发了一种薄膜后处理工艺,进一步实现宽带隙钙钛矿电池以及全钙钛矿叠层电池的效率提升。
钙钛矿具有高光学吸收系数、简单溶液法制备、低缺陷态密度等优势在太阳能电池、发光、光电探测、高能探测与成像等领域具有广阔的应用。钙钛矿探测器如今发展迅猛,其响应度、探测率、线性动态范围都比较高,但是其紫外波段研究较少,弱光性能不理想。此外,钙钛矿稳定性问题还有待解决,水氧、光热等都会导致钙钛矿材料的降解、相分离、离子迁移等问题导致器件性能恶化!因此,董开连博士提出了一个可行的策略来尝试解决这些问题:生长二维钙钛矿单晶材料制备光电探测器。主要原因包括:带隙较大,适合紫外响应;大有机阳离子利于水氧稳定以及抑制离子迁移;单晶缺陷,利于提升探测性能。随后,主要介绍了反溶剂辅助结晶法制备高质量PA2PbBr4钙钛矿微米片,构筑C/PA2PbBr4/C光电探测器,实现了高性能、稳定的紫外探测,并展示出优异的紫外弱光成像效果。其次,考虑到DJ钙钛矿在晶格刚度、结构稳定性、载流子输运等方面更具优势。设计并合成了DPAPbBr4钙钛矿单晶,揭示了间隔构象诱导的多重氢键现象,最终实现高效、稳定紫外弱光探测与成像以及高性能低检测极限X-ray 探测。
会后,各位老师与学员参会师生进行了充分的讨论,并针对相关研究方向的师生提出的问题作了详细解答,探讨了钙钛矿光电领域潜在的研究发展趋势。