实验室一科研成果入选2012年度“中国科学十大进展”
2013-03-12
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实验室一科研成果入选2012年度
“中国科学十大进展”
3月10日，实验室国家杰出青年基金获得者吴宏滨教授和中国科学院曹镛院士研究组去年的一项科研成果入选科技部基础研究管理中心发布的2012年度“中国科学十大进展”。该项成果利用一种倒置结构实现了能量转换效率达到9.214%的聚合物太阳电池，刷新了同行评审的科学文献报道中单结聚合物异质结太阳电池能量转换效率的世界最好水平。
该研究团队在华南理工大学高分子光电材料与器件研究所首创并具有自主知识产权的水/醇溶性聚合物太阳电池界面调控材料与技术的基础上，通过协同创新，实现了器件效率的新突破。研究人员通过在氧化铟锡表面引入水(醇)溶性共轭聚合物，制备出可高效收集光生载流子的阴极，从而设计并实现了一种高效、新颖的倒置结构聚合物太阳电池。该器件结构可有效增强入射太阳光的吸收，因而可有效提高器件的短路电流等关键性能指标，并实现了9.214%的能量转换效率，这一效率得到国家光伏质检中心的独立认证。研究成果在国际著名学术杂志《Nature Photonics》（《自然光子学》）上发表(第6卷， 第591－595页， 2012年)，并被该期杂志选为研究亮点。该文作者为:博士研究生何志才、仲成美，苏仕健教授，徐苗博士后，吴宏滨教授， 曹镛教授等高分子光电材料与器件研究团队成员。
图1 (a)该研究组提出的倒置型聚合物太阳电池的结构示意，(b)反射谱证实该器件结构可实现对太阳光子的优化利用，(c)以及经国家光伏质检中心认证的伏安特性曲线。(图片来源：Nature Photonics 2012, 6, 591-595)
据吴宏滨教授介绍，聚合物太阳电池是指核心组成为共轭聚合物（高分子）半导体材料的一种新型的太阳电池，具有重量轻，材料来源丰富、价格低廉，分子结构设计灵活，可通过印刷技术大面积制备以及不需要高温制备工艺等诸多优点，是一种有潜力的低成本可再生能源技术，在太阳能发电、野外便携式充电器、太阳能电动交通工具、发电式建筑外墙等方面具有广阔的应用前景。前期的研究成果表明，这种太阳电池的能量转化效率可超过8%，但是如果要大规模生产和应用，还需要进一步大幅提高其能量转换效率并在此基础上进行大面积模组制备工艺及光照下长期稳定性的研究。
上海技术物理所褚君浩院士认为，聚合物太阳电池是一种新型光伏器件，具有制备成本低、重量轻、可制备成柔性器件等优点，与无机半导体太阳电池有非常强的互补性。华南理工大学团队利用一种倒置结构实现了效率达到9%以上的聚合物太阳电池。他们的研究表明，小面积聚合物太阳电池的实验室效率已经十分接近非晶硅太阳电池的水平，通过进一步进行大面积电池均匀性研究和提高能量转换效率以及加强长期室外稳定性的研究，有可能具有规模化生产和应用的前景，是一类值得大力支持发展的薄膜太阳电池。
据了解，2012年度“中国科学十大进展”评选活动由科技部基础研究管理中心会同《科技导报》编辑部、《中国科学院院刊》编辑部、《中国科学基金》编辑部和《中国基础科学》编辑部共同举办，设有推荐、初评、函评和发布4个环节，其最终结果由中国科学院院士、中国工程院院士、973计划顾问组和咨询组专家、973计划项目首席科学家、国家重点实验室主任等专家投票选出。
其他九项获得2012年度“中国科学十大进展”的是：神舟九号和天宫一号成功实现载人交会对接；可扩展量子信息处理取得系列重要进展；阐明二叠—三叠纪之交生物大灭绝及其复苏模式和原因；大亚湾中微子实验发现新的中微子振荡模式；揭示两种天然产物靶向特异蛋白治疗白血病的机制；证实单倍体孤雄干细胞具有可替代精子和快速传递基因修饰的能力；生态学试验证实Bt转基因棉花种植可促进对害虫的生物控制；解析出TAL效应蛋白特异性识别DNA的结构基础；揭示营养匮乏引发细胞自噬的分子机制。
