為進一步加強浙江大學高水平學術成果的凝練與傳播，搭建優(yōu)秀學者交流互促的平臺，營造相互欣賞、和而不同的學術氛圍，引領正確的學術價值觀，助力“雙一流”建設，10月28日下午，校學術委員會組織現(xiàn)場答辯，評選出了浙江大學2024年度十大學術進展。我院薛晶晶研究員的學術成果“鈣鈦礦光伏選擇性接觸層的穩(wěn)定策略”成功入選“十大學術進展”！
1.項目簡介
太陽能光伏作為能夠直接將光能轉化為電能的核心半導體器件，是實現(xiàn)太陽能高效穩(wěn)定轉換、助力我國“雙碳”目標的重要途徑，更是全球高科技產(chǎn)業(yè)競爭激烈的前沿領域。鈣鈦礦太陽能電池作為第三代光伏技術的核心代表，其光電轉換效率已突破26%，展現(xiàn)出巨大的應用前景。然而，器件的長期運行穩(wěn)定性，尤其是電荷選擇性接觸層在光照、熱、電場等多應力耦合條件下的快速降解問題，已成為制約其產(chǎn)業(yè)化的關鍵瓶頸。當前高性能鈣鈦礦電池普遍依賴于含有氮、氧等雜原子的芳香胺類有機分子作為空穴傳輸材料。盡管這些材料可通過孤對電子調控能級并提升電荷傳輸性能，但其引入的極性化學鍵在紫外光照及偏壓條件下容易斷裂，導致分子結構化學失效。此外，傳統(tǒng)傳輸材料通常依賴大平面共軛結構形成高度有序的π-π堆疊以提高遷移率，然而這種晶體結構對外界環(huán)境變化極為敏感，易發(fā)生相分離或結構坍塌，進而造成器件性能急劇衰減。針對這一關鍵問題，本項目摒棄傳統(tǒng)“雜原子取代”和“有序堆疊”的設計范式，開創(chuàng)性地提出了“全碳共軛剛性”分子與“無序堆積”結構的新策略，從化學鍵本征穩(wěn)定性和凝聚態(tài)結構魯棒性兩個維度突破，顯著提升了鈣鈦礦電池的運行壽命，實現(xiàn)了鈣鈦礦光伏器件效率與穩(wěn)定性的協(xié)同提升。本項目的研究成果為解決鈣鈦礦光伏長期可靠性難題提供了關鍵材料體系與技術路徑，對我國發(fā)展新一代高效穩(wěn)定光伏技術、推進能源結構轉型及實現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標具有重要的科學價值和社會意義。
2.主要標志性成果
相關研究成果2024年發(fā)表于Nature等國際高水平期刊，申請專利3項。https://www.nature.com/articles/s41586-024-07712-6
3.項目負責人及研究團隊介紹
楊德仁院士團隊薛晶晶研究員課題組，目前主要從事鈣鈦礦半導體光伏材料與器件研究，主要包括鈣鈦礦結晶調控、載流子動力學、大面積鈣鈦礦光伏器件、疊層光伏器件等。項目負責人薛晶晶2021年入職浙大材料學院任“百人計劃”研究員，2024年底晉升為長聘副教授，以第一或通訊作者在Nature、Science、Nature Photonics、Nature Energy、Nature Chemistry等期刊發(fā)表多篇論文，入選國家海外高層次人才引進計劃、福布斯中國30歲以下精英榜（Forbes China 30 under 30）、《麻省理工科技評論》亞太區(qū)“35歲以下科技創(chuàng)新35人”（MIT TR35）、英國皇家化學會先鋒科學家獎（RSC FIRST Award）等，擔任Science、Nature等國際頂級期刊審稿人。
