<p>1. 圍繞太陽能利用,展開了銅銦鎵硒太陽電池、納米光電材料、透明電極薄膜、新型超導材料、石墨烯等的性能探索、制備工藝及器件集成研究,取得較好的工作。2010年發表SCI論文約15篇(包括JACS、Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、Eng. Environ. Mater.等),專利申請18項(4項國際專利),專利授權5項。 2. 圍繞大面積、高效率CIGS太陽電池低成本制備工藝的開發,采用具有自主知識產權的非真空液相法制備了高性能的CIGS薄膜太陽電池,小面積(0.4 cm2)電池在AM1.5模擬太陽光下的光電轉換效率達到了13.83%,是國內第壹家采用非真空液相法制備出高效CIGS薄膜太陽電池,並經中科院太陽光伏發電系統和風力發電系統質量檢測中心檢測和證實。 3. 開展了CdTe電池新結構、新材料的探索。發現可兼容目前CdTe工藝的織構化方法,提出全新CdTe電池限光結構,通過QE測試確定提高了光吸收。采用p型石墨烯做CdTe電池的電極材料,其中做背電極得到9.1%的電池效率,優化工藝後有望進壹步提高。單層到多層石墨烯透明導體薄膜實現方塊電阻[~1000W(單層)?200W(6-7層)],並構建新結構電池(Glass/n-Graphene/CdS /CdTe /p-Graphene)效率到達4.1%。 4. 提出了壹種新的復合結構 — 半導體|半金屬|半導體,該結構可以很好的提升太陽能的利用效率,可以作為優異的染料敏化太陽能電池的電極材料,也可以作為很好的光催化材料。同時,我們開發了壹種合成半導體復合二氧化鈦空心球材料的簡易方法,可以實現空心球的膜厚、空心到實心和成分的可控。該方法采用含結晶水硫酸鹽輔助溶劑熱過程來合成二氧化鈦復合材料,得到的復合二氧化鈦在光催化降解有機汙染物和作為染料敏化太陽能電池的電極材料方面均顯示出很好的性能。此外,我們在之前鈮摻雜二氧化鈦納米晶的研究基礎上進行了鉭摻雜二氧化鈦納米晶材料的研究工作,同樣得到了預期的結果。這些工作發表於Adv. Mater. 2010, 22, 3719-3722和Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 509–515。 5. 采用磁控濺射法,使用自制高導電性的缺氧的ZnO基納米陶瓷靶材,制備了電學和光學性能優越的ZnO基透明導電薄膜,並通過對薄膜濺射過程中成核和生長兩步進行獨立的調控,制備了高織構化表面的ZnO基薄膜。所制備的薄膜結晶性更好,方塊電阻(0.66 W/sq)、可見透光率(~90%)和RMS粗糙度(40.2 nm)指標均達到或超過文獻報道。該項工作發表於ACS Appl. Mater. Interfaces, 2 (2010) 2147–2152。 6. 通過新型折射率梯度納米結構設計,低成本制備納米球自組裝梯度陣列結構、納米薄膜/納米球復合結構、PEG/PVP模板法孔隙調控薄膜和ZnO/SiO2雙層結構等納米多孔結構人工可控、折射率在基底與空氣之間準連續可調、具有良好寬光譜減反增透性能新型納米復合結構,探索研究其減反增透機理,並研究功能納米顆粒的復合技術以及微納米顆粒的復配技術,發展納米顆粒的表面修飾技術,以提高塗層的附著力、耐磨損以及疏水、自清潔等綜合特性,研究該工藝在太陽能電池方向的應用開發,可見光增透達到99.1%,並進行工業化技術放大探索研究,申請專利3項。 7. 根據相似相聚原則和熱力學逆向設計思路,通過選擇具有高反應活性的合適原料體系,采用反應燒結的方法,用低溫快速合成方法首次成功在900℃合成具有高Tc和高Hc2的SmFeAsO基超導材料。在此基礎上發展了更簡單的機械合金化方法和更快速的微波合成方法。采用反應活性更高的“亞穩”的SmAs和FeO為主要原料,將SmFeAsO基超導材料的合成條件有效降低到900℃/2小時;非單質的LnOF和Fe2As等化合物原料的使用可以有效避免中間反應過程從而降低雜相含量。通過高能球磨處理可以提高粉體的反應活性,將F摻雜1111體系鐵基超導材料的合成條件進壹步降低到低溫快速合成方法的900℃/20分鐘,其Tc~50K,Hc2~390T。該工作發表於J. Am. Chem. Soc., 132, 3260–3261 (2010),並被Nature Asia專文評論。
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