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西安资讯网:西北工业大学黄维院士团队这一创新性研究成果登上《科学》
时间:2021-03-30 00:00:00  浏览:0次  来源: 陕西省科技厅  编辑:科技与信息化管理部
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西安资讯网讯 3月26日,西北工业大学黄维院士团队相关研究成果解决了传统钙钛矿光伏材料制备过程中的世界性难题,实现了光伏领域的重大突破。这一研究成果在Science(《科学》)在线发表。

制备钙钛矿光伏材料方面取得突破性进展

此项研究独创性地提出以一种多功能的“离子液体”作为溶剂来替代传统的有毒的有机溶剂制备钙钛矿光伏材料,用这一方法制备的材料具有稳定性高、制备工艺简单等优势。南京工业大学硕士研究生惠炜、西北工业大学博士研究生晁凌锋及南京工业大学硕士研究生芦荟为本文共同第一编辑。

“原始创新是从‘0到1’的突破,常常意味着漫长而艰难的探索,但却可能产生颠覆性的变革,带来颠覆性的技术和产品。”黄维院士经常这样对团队说。通过离子液体制备钙钛矿光伏材料这一重大进展,便是这样从0到1的突破。

开创了太阳能光伏材料的新纪元

目前,全球以“光伏”为代表的可再生能源产业链驶入发展快车道。其中,钙钛矿光伏功不可没,它相比传统太阳能电池板中使用的硅晶体,更便宜、更轻薄、可变型,成本更低廉、更环保,在应用范围上将产生颠覆性变革。因此,钙钛矿光伏材料的研究已成为各国科学家追逐的“热点”。

但钙钛矿光伏材料的研究却始终存在许多“痛点”。例如,以甲脒基钙钛矿为代表的钙钛矿光伏材料非常“敏感”,在空气中极易发生相转变,极大地制约了其量产。

黄维院士团队致力于钙钛矿光伏材料研究,通过原始创新解决材料不稳定、光电转化率不高、工艺制备复杂且污染性较高等卡脖子难题。在多年的探索中,团队将研究的焦点集中在钙钛矿光伏材料的制备工艺上。

“从一开始,大家就跳出了钙钛矿光伏材料制备的传统思路。”南京工业大学陈永华教授说。将离子液体溶剂引入制备过程后,钙钛矿光伏材料的制备过程变得非常简单,且整个过程完全可以在室温、空气中和高湿度的环境下进行,可喜的是,这样以来钙钛矿材料稳定性和光电转化率都大大增加,“可谓是一石三鸟”。

“离子液体就像是草原上的‘牧羊犬’,在‘羊群’也就是钙钛矿的分子成分中起到了发号施令、排兵布阵的作用,它稳定队形后便无声退出了。这个新队形就是大家想要得到的钙钛矿电池的稳定性。”团队“大师兄”晁凌锋形象地说明。这项研究成果实现了功能导向、择优设计、绿色无毒、稳定高效的离子液体钙钛矿光伏制备技术。为钙钛矿太阳能电池的大规模生产利用创造了前提条件,开创了太阳能光伏材料的新纪元。

打破学界传统观念 研究更加成熟

近年来,尽管从事钙钛矿电池研究的国际团队越来越多,黄维院士团队却始终处于国际引领位置,创新成果不断。放眼世界,从发现离子液体可作为钙钛矿添加剂,到揭开离子液体神秘面纱,再到构筑离子快速反应通道,只有黄维院士团队持续多年深耕这一领域,在巨大的压力和困难下,团队开道超车,实现了从0到1的突破。

2019年,团队成功地在空气中制备了较为稳定的钙钛矿薄膜,随后,他们在高湿度条件下得到了稳定的甲脒基钙钛矿结构,并在国际顶级期刊Chem上发布研究成果。

时隔一年,团队便构建出高效稳定的层状钙钛矿太阳能电池,光电转化效率再创新高,不久,他们又在湿度空气中制备出了全无机钙钛矿太阳能电池,打破了学界对“全无机钙钛矿在空气中高湿度下不稳定”的传统观念。2021年,这一研究成果更加成熟,离大规模生产应用更进一步。

科研工编辑必须胸怀祖国 科学研究必须服务人民

是什么力量为团队注入了源源不断的动能?“科研工编辑必须胸怀祖国,科学研究必须服务人民。”这是每一位进入黄维院士团队的师生都要上的“第一课”。黄维院士认为,走入科研的“无人区”,考验着科研工编辑的能力水平,也体现着科学报国的初心与情怀。“大家所做的,正是坚定不移走中国特色自主创新的道路。

2021年初,中国科学院等单位联合发布《2020 研究前沿》报告对于西北工业大学柔性电子学科建设的成绩予以充分肯定,黄维院士带领的柔性电子研究团队正在成为我国柔性电子领域开道超车、产出颠覆性科技创新成果的重要支撑力量。

西安报业全媒体记者 任娜 通讯员 王翠萍 赵珍

http://news.xiancn.com/content/2021-03/26/content_3693169.htm

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