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王海橋：專注鈣鈦礦太陽能電池研究 探索新光伏材料
時間:2017-06-16 10:06來源:東南商報 作者:勞育聰
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姓名：王海橋
職務(wù)：中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所副研究員
榮譽(yù)：2016年第九批浙江省“千人計劃”特聘專家
鈣鈦礦是一類陶瓷氧化物材料，具有獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，在傳統(tǒng)的高溫加熱材料、固體電阻器、傳感、催化等方面具有重要應(yīng)用。自2009年首次用于染料敏化電池后，基于鈣鈦礦活性材料的光伏電池技術(shù)迅速發(fā)展，短短數(shù)年時間，光電轉(zhuǎn)換效率從3.8%達(dá)到可觀的22.1%。成為目前太陽能電池界極受追捧的寵兒。
中科院寧波材料所副研究員王海橋，基于多年半導(dǎo)體材料和薄膜光伏技術(shù)的研究經(jīng)驗，致力于鈣鈦礦類電池材料和器件技術(shù)的研發(fā)，探索新型高效光伏材料和器件技術(shù)。
打下光伏材料研究的基礎(chǔ)
2003年，王海橋在華中科技大學(xué)完成了生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的本科生涯。“當(dāng)時，這個專業(yè)的大方向是生物應(yīng)用，而我則對物理方面的材料比較感興趣。”他回憶道。于是，王海橋在攻讀碩博士時，專注于半導(dǎo)體光學(xué)材料領(lǐng)域，主要研究半導(dǎo)體納米材料的光學(xué)行為特性。
2008年，博士畢業(yè)的王海橋申請成為英國東英吉利亞大學(xué)化學(xué)院的高級助理研究員，主要研究稀土基納米“籠子”材料的設(shè)計和光電行為特性。他說，之所以將目光對準(zhǔn)稀土基光學(xué)材料，是因為這類材料能有一項特殊的光學(xué)性能，可以實(shí)現(xiàn)把太陽能光譜中長波長、低能量的光子吸收以后，以高能量、短波長的光子釋放出來，從而有望幫助光伏電池利用原本無法利用的長波長光子，提高利用率。
2010年，王海橋再度啟程來到德國埃爾蘭根-紐倫堡大學(xué)做博士后研究。在德國，他跟隨導(dǎo)師進(jìn)行了光伏材料與器件方面的研究，打下了深厚的光伏材料與技術(shù)研究基礎(chǔ)。
回國工作后，王海橋于2015年以“春蕾副研究員”的身份加入了中科院寧波材料所新能源技術(shù)研究所，繼續(xù)圍繞薄膜光伏材料與技術(shù)開展深入的研究。
鈣鈦礦類電池材料領(lǐng)域充滿潛力
目前，王海橋主要專注于鈣鈦礦類電池材料和器件的研究。據(jù)介紹，鈣鈦礦是近年來光伏方面研究的新寵，因為它本身優(yōu)異的光電學(xué)性質(zhì)使其有一個比較好的光電轉(zhuǎn)換效率。
說鈣鈦礦材料是目前太陽能電池界的寵兒，一點(diǎn)也不為過。此前，早已有報道稱鈣鈦礦太陽能電池由于容易生產(chǎn)且有更大靈活性，甚至可以噴涂在物體表面上，對可再生能源的未來具有重大潛力。
“最簡單地說，鈣鈦礦材料的光電轉(zhuǎn)化效率高。如有機(jī)半導(dǎo)體光伏目前實(shí)驗室最高效率能做到11%-12%，而鈣鈦礦太陽能電池的效率目前可以達(dá)到22%左右，已經(jīng)很接近晶硅太陽能電池的效率；此外，鈣鈦礦薄膜太陽能電池可以實(shí)現(xiàn)大面積打印制備，同時具有柔性、輕質(zhì)、低成本、環(huán)保等核心優(yōu)勢，在弱光環(huán)境、建筑外墻等民用以及太空、軍事領(lǐng)域等都有應(yīng)用潛力。”王海橋表示，這些都代表著鈣鈦礦類光伏材料具有非常好的應(yīng)用前景，非常值得去探究。
但同時，這種鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)還存在一些的問題，比如，材料在空氣和水氧環(huán)境中不穩(wěn)定，容易降解，導(dǎo)致器件性能不穩(wěn)定；目前使用的材料中存在鉛等重金屬毒性元素，對環(huán)境存在危害。這也是鈣鈦礦太陽能電池研究目前面臨的最大挑戰(zhàn)。基于此，王海橋博士及其所在的課題組目前也正在探索尋找一些新的理想光伏材料。目前，王海橋所在的課題組已經(jīng)開發(fā)了一些新的材料，相關(guān)研究工作正在有序推進(jìn)。
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