柔性电子技术助力材料能源领域跨越式发展

 
 
柔性电子技术助力材料能源领域跨越式发展  
 

近日，亚太工程组织联合会主席、中国科学院黄维院士团队等领衔的两项创新性研究成果在《自然》子刊发表。谈及两项工作较前期研究成果的创新性突破及对产业化的重要意义等问题，黄维表示，团队将联合国内多家研究机构及创新型钙钛矿企业，同心协力，实现我国在先进材料和先进能源领域的跨越式发展。

创新性突破与产业重要性

两项进展其一是黄维团队联合其他团队在层状钙钛矿太阳能电池取得的突破性进展，相关成果发表在《自然—光子学》上。其二是黄维团队与英国帝国理工学院、沙特阿卜杜拉国王科技大学等团队合作，在有机—金属氧化物薄膜晶体管研究领域取得的重要进展，发表于《自然—电子学》上。

针对两个进展较以往研究的创新性突破及产业重要性，黄维表示，钙钛矿太阳能电池和金属氧化物薄膜晶体管的器件效率和性能现已在世界范围内取得突飞猛进的发展，然而器件方面却始终存在着稳定性较差的问题。“基于此，在这两项研究工作中，我们通过材料调控和器件结构设计，优化器件效能和稳定性，逐步分析稳定性机制，深入探索提升器件稳定性的新方法并实现了重要突破，这对促进钙钛矿太阳能电池和金属氧化物薄膜晶体管在相关领域的实际应用具有深远的意义和价值。”

另外，钙钛矿材料在环境稳定性方面存在局限性，这极大地限制了其商业化应用。针对这一显著问题，团队经过多次探索，创新性地在二维层状钙钛矿材料中引入一种含硫原子的有机胺，有效地增强了层间电荷传输并且进一步稳定了层状钙钛矿骨架，制备出了效率高达18.06％的高性能层状钙钛矿太阳能电池，同时也大大改善了钙钛矿薄膜的环境稳定性。与此同时，器件在最大功率输出点标准太阳光下持续光照1000小时，效率衰减不到15%。该研究结果对钙钛矿材料和器件的稳定性进一步提升提供了新思路，对促进钙钛矿太阳能电池的商业化应用具有重要意义。

此外，在金属氧化物薄膜晶体管研究工作中，合作团队创制了一种有机—金属氧化物混合薄膜晶体管，实现了高电子迁移率及超高的工作稳定性，是目前世界范围内已报道的最稳定的金属氧化物薄膜晶体管。该研究成果为解决当前溶液法制备金属氧化物薄膜晶体管的工作稳定性问题提供了新策略，并有助于进一步推广薄膜晶体管在显示领域的前沿应用。

助力中国钙钛矿光电子产业的创新与发展

去年，由湖北万度光能、北京大学、华中科技大学和西北工业大学等单位在湖北推动成立了“中国钙钛矿光电子产业联盟”，黄维作为首任会长，在推进钙钛矿光电子技术领域的产学研合作共赢发展做了大量卓有成效的工作。

对此，黄维回应，“作为联盟理事会首任会长，我深感荣幸，同时也倍感压力和责任。”他表示，钙钛矿技术作为先进材料技术中的前沿技术，是科技创新浪潮中的典型代表，成为突破传统八大关键核心技术之一。面对巨量市场需求和巨型产业呼唤，他将带领团队在基础研究工作方面，抓住推动钙钛矿光电子器件实现产业化的关键指标，努力突破当前钙钛矿类材料在光电领域应用中所面临的科学瓶颈。

同时，大力促进学术界与产业界交流合作平台的搭建，探讨钙钛矿光电子领域的技术研发、产业化进展和发展趋势，以实际问题驱动科学研究，积极推动产学研协同创新，努力加强科研成果转化，提高科技创新对产业发展的支撑能力，带动钙钛矿光电子领域企业经济增长，共同助力中国钙钛矿光电子产业的创新和发展。