2016年3月25日下午,我系邀请到北京大学俞大鹏院士做了题为《具有防水和自修复功能的有机大分子PEG骨架钙钛矿太阳能电池结构》的学术报告。俞大鹏院士介绍了自己的学习及研究经历,分享了在科研和教育等方面的宝贵经验,并且深入浅出地介绍了钙钛矿太阳能电池的研究现状,同时展示了自己课题组的最新研究成果。俞大鹏老师报告会由金一政老师主持,多位相关领域的教授也出席了报告会。
俞大鹏院士在报告中首先给我们介绍了当前严重的能源环境危机,点出了太阳能电池等清洁可再生能源的重要性与紧迫性。接着俞大鹏院士介绍了钙钛矿太阳能电池的发展历程,从2009年第一篇报道到现在,六七年时间内钙钛矿太阳能电池效率从3.8%飞跃到了22%,将染料敏化电池等远远甩在了身后。俞大鹏院士指出,有机无机杂化钙钛矿这种“明星”材料之所以能达到如此高的能量转换效率,一方面是因为钙钛矿这种材料有很合适的禁带宽度和很高的消光系数;另一方面也是因为这种钙钛矿的主要缺陷都是浅能级的,对载流子的扩散和迁移影响不大,因此即使是通过溶液工艺也可以得到高效率的太阳能电池器件。
虽然钙钛矿太阳能电池有着诸多优点,俞大鹏院士也介绍了其现在面临的一系列挑战,包括在湿热环境下易降解,难以制备大面积器件等。其中,针对有机无机杂化钙钛矿在高湿度环境下容易不可逆降解的问题,俞大鹏院士团队提出了一种具有防水和自修复功能的有机大分子PEG骨架钙钛矿太阳能电池结构。在这种结构中,聚合物大分子PEG(聚乙二醇)作为钙钛矿的骨架,一方面能改善钙钛矿薄膜的成膜性,消除了薄膜中的孔洞。另一方面,由于聚乙二醇分子有比较强的吸水性,可以有效地起到保护钙钛矿层的作用,而且可以吸出钙钛矿晶格中的水,使变质的钙钛矿层自我修复。俞大鹏院士在报告中展示了掺入PEG后的钙钛矿薄膜变性后又恢复的过程,给在座老师和同学都留下了深刻的印象。
俞大鹏院士出色的工作与精彩的报告拓宽了大家的眼界,加深了大家对钙钛矿太阳能电池的理解,也指出了用有机高分子和钙钛矿混合来提升钙钛矿电池性能的新思路。