HORIBA海外用户简讯|【UCLA 杨阳课题组最新Science】叠加太阳能电池，1+1=2？关键要看润滑度

本文授权转载自公众号“研之成理”，原作者：CCL

“理想很丰满，现实很骨感”这句俗语同样也适用于科研领域。开组会的时候，你可能常常听老板说：你们看A材料XXX性能好，B材料XXX性能好，刚好互补嘛，XXX同学，你把两者复合到一起，岂不是很厉害。可是一篇Science级别工作。但实验结果很可能会"打脸"。做科研，别说1+1 > 2；有时候想要达到1+1=2的效果都很难。在刚刚新鲜出炉的Science文章中，来自加州大学洛杉矶分校的杨阳教授课题组报道，他们成功制备了钙钛矿/Cu(In,Ga)Se2（简称CIGS）叠加太阳能电池，成功实现了叠加太阳能电池的1+1=2。

因为单节太阳能电池存在肖克利奎伊瑟极限(Shockley–Queisser limit)；Shockley–Queisser limit是指单p-n节太阳能电池所能达到的理论能量转换极限；所以，构建叠加太阳能电池是突破极限的有效途经。科学家们看中了钙钛矿和Cu(In,Ga)Se2这两种材料，他们单独作为电池的效果就不错，同时有较宽的可调带宽等等优点。但两者叠加的效果一直不理想，远远达不到1+1 =2的效果。研究发现叠加不理想的关键因素是界面处的“粗糙度”。粗糙度高导致两种材料在界面处相互缠绕，容易形成很多短回路，严重影响电子和空穴的传递。在这篇Science中，作者通过沉积氧化铟锡层，然后再通过化学抛光，降低表面粗糙度，从而实现22.43%的效率。

图1 表面抛光对CIGS电池的影响

图2 半透明钙钛矿电池性能

图3 叠加电池性能

杨阳教授现任美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）材料科学与工程学院的卡罗尔和劳伦斯•Tannas Jr.讲座教授。主要研究方向是太阳能及高效能电子器件。已在Science, Nature, Nature Materials, Nature Communication, Nature Photonics, Nature Nanotechnology, Science Advance, Angewandte Chemie International Edition, Journal of American Chemical Society, Energy and Environmental Science, Physical Review Letters等国际著名刊物发表三百余篇论著, 获得24项授权专利。2017年初，H指数在达到132（引用超过80000次）。在有机光伏（OPV）, 可溶液加工石墨烯和CIGS/CZTS/perovskite太阳能电池等领域做出了杰出的贡献。曾获台湾成功大学杰出校友奖，南加州华美工程师与科学家协会（CESASC）的杰出成就奖，IEEE光伏专家和IEEE半导体研究协会发明奖和美国科学基金会年轻成就奖（NSF Career Award）等奖励，并被选为美国物理学会会士（APS），美国材料研究学会会士（MRS），英国皇家化学学会会士（FRSC），美国电磁学学院会士和国际光电子学会会士（SPIE）。杨教授还被汤森路透（Thomason Reuters）选为“世界上具影响力的科学家”（全球只有19位科学家被选中）; 他同时也是材料科学与化学类别高度引用的教授（2013-2017年）。2010年他被“科学观察”选为热门研究人员（仅选出了全球11名科学家，包括两位理工科得主-杨教授和Andre Geim (2010年诺贝尔物理学奖获得者) 以及其余九位生物医学得主）。