报告题目：Next generation solar cells: physical principles and new materials

报告人：Jenny Nelson 教授 (英国帝国理工大学，英国皇家科学院院士)

报告时间：2016年6月25日 (星期六），上午9:00

报告地点：五山校区，北区科技园1号楼（发光材料与器件国家重点实验室）N308报告厅

报告摘要：

Efficient charge pair generation is observed in many organic photovoltaic (OPV) heterojunctions, despite nominal electron–hole binding energies which greatly exceed the average thermal energy. Empirically, the efficiency of this process appears to be related to the choice of donor and acceptor materials, the resulting sequence of excited state energy levels and the structure of the interface.

In order to establish a suitable physical model for the process, a range of different theoretical studies have addressed the nature and energies of the interfacial states, the energetic profile close to the heterojunction and the dynamics of excited state transitions. In this talk, I review recent developments underpinning the theory of charge pair generation and phenomena, focussing on electronic structure calculations, electrostatic models and approaches to excited state dynamics. I discuss the remaining challenges in achieving a predictive approach to charge generation efficiency.

尽管有机太阳电池的“电子-空穴”对的束缚能比平均室温的热能要高很多，但是高效的电荷对产生过程（电荷拆分）仍然在大多数有机太阳电池中被观察到。经验上，电子-空穴拆分过程似乎与活性层的电荷给体材料和电荷受体材料的能级有关，以及和激发态的能级、器件的界面结构等因素有关。

为了建立这一过程（电子-空穴拆分）的合适的物理模型和认识，各种不同的理论被用于研究界面态的本质和能量状态，以及研究在异质结处的能级分布和激发态转移的动力学过程。

在本次报告将回顾近期电子-空穴对产生及其相关现象的基本理论和研究结果，并且侧重于电学结构计算，激发态动力学的静态模拟和方法等基本问题。同时讨论进一步提高电荷产生效率的方法与挑战。

报告人简介：

Jenny Nelson教授是英国帝国理工学院物理系教授，英国皇家科学院院士。Nelson教授1983年在剑桥大学获得学士学位，1988年在布里斯托尔大学获博士学位，随后一直在研究各种新颖材料在太阳电池中的应用，目前主要致力于有机分子半导体材料的研究。

Nelson教授采用各种方法去优化电池器件的性能，包括物理模型、仿真以及实验，同时涵盖了有机分子材料的基本电学、光谱学以及结构学等物理与材料交叉学科领域的研究。目前为止，Nelson教授已经在该领域发表了超过200篇论文，包含Science，Nature material，Nature communications，Advanced material，Physical review letter，Journal of the American Chemical Society，Physical review B，Applied Physics Letters等国际知名期刊，被同行引次数25000余次（H因子81），撰写了若干书籍章节以及一本有关太阳电池物理学的著作。此外，Nelson教授还入选由美国科学信息研究所评定的2000-2010年间全球范围内被同行学者引用次数最多的100位科学家，是该领域权威的学者。

Nelson教授在光伏器件理论、仿真和实验方面做出了突出的贡献，推动了有机半导体、多晶氧化物、共轭分子以及杂化有机无机太阳电池等材料的设计和进步，并且通过电学、光物理学以及结构学的研究，将理论物理模型用于分析材料和器件的性能，从而指导材料和器件的设计和优化，推动了相关产业的发展。基于以上贡献，Nelson教授于2014年当选英国皇家科学院院士。

主要研究领域：

- 有机分子电子材料的多尺度模拟研究

- 有机/杂化太阳电池的器件物理研究

- 有机分子电子材料的电学、光谱学以及结构分析研究

- 太阳能电池的作为可再生能源的潜力研究

主要荣誉称号及科技奖励：

- Fellow of the Royal Society (FRS), 2014

- Armourers and Brasiers' Company Prize, The Royal Society, 2012

- External Senior Fellowship, Freiburg Institute for Advanced Studies, 2011 - 2012

- Industry Fellowship, The Royal Society, 2010 - 2013

- Joule Medal and Prize, Institute of Physics, 2009

- EPSRC Advanced Research Fellowship, 1997-2003

- Greenpeace Research Fellowship, 1989-1992 and 1996-1997