根据《重庆市科学技术奖励办法》及《重庆市科学技术奖励办法实施细则》的有关规定，现将我单位陈丽佳老师参与申报的项目进行公示，公示材料附后。公示期：2021年9月3日至2021年9月9日。任何单位或个人对申报项目持有异议的，应当在公示时间内以真实身份书面向M88科研处提出,并提供必要的证明材料和有效联系方式。
特此公示。
联系人：李秉祥
联系电话：023-65910078
邮箱：503540047@qq.com
M88科研处
2021年9月3日
能源转换器件的表面/界面过程研究
等级：二等奖
成员：宋群梁、陈丽佳、李平
单位：西南大学、M88、遵义师范学院
主要的科学发现点和科学价值
当能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。本项目面向国家对新能源的迫切需求，紧密围绕能源转换器件的表面/界面这一科学问题，旨在研究能源转化器件内部表面/界面电荷复杂的微观机制。本项目取得了一系列重要发现和突破性进展。主要的科学发现点和科学价值如下：
(1)创新性的在功能层/金属电极界面加入了Alq3缓冲层，有效的提高了传统有机太阳能电池中界面激子拆分后产生的自由载流子的传输效率，并且阻止了水氧对器件的侵蚀，使得其寿命提高了150倍。这一创新性的研究为进一步提高能源转化器件的效率和寿命提出了一种新的思路。
(2)创新性的研究了在给体/受体溶液的分散程度，发现了溶液团聚有利于给体P3HT结晶，同时P3HT界面间距增加表明扩散过程导致增加了给体和受体的接触面积，从而提供了更多的激子拆分界面，促进界面激子有效的拆分成自由载流子，进而提高了有机太阳能电池的光电转换效率。这为认识给体受体溶液的界面过程打下了坚实的基础。
(3)在传统有机太阳能电池中发现了给体/受体界面的自由载流子或已被界面态俘获的载流子(电子或空穴)可以和激子相互作用可以产生新的自由载流子。这一新的发现完善了太阳能电池工作机理的相关理论体系，充分发挥载流子-激子相互作用产生自由载流子对太阳能电池的正面贡献，为进一步提高太阳能电池的光电转化效率奠定了基础。
(4)将ITO/钙钛矿界面插入掺有柠檬酸钠的PEDOT：PSS缓冲层，其兼顾了能级匹配，界面修饰，pH值等综合因素，从而提高了电荷传输效率，使钙钛矿太阳能电池的开路电压提高了0.077 V，器件的光电转换效率提高了18.2%，其稳定性也得到了提高，增加了钙钛矿太阳能电池产业化的可能性。
(5)创新性的设计了同时收集机械能和太阳能的光照可以反向提高输出的Au-TiO2型摩擦纳米发电机(TENG)，其通过控制摩擦层薄膜的表面性质，有效的调控了Au/TiO2表面的摩擦电荷和光电子的数量和极性，从而调控TENG的输出大小和方向。进一步加深了对金属-半导体TENG的工作机理的理解和分析，论证了影响摩擦起电和器件输出的影响因素，不仅为提高TENG的输出提供了新的思路和途径，也为进一步深入研究金属-半导体TENG奠定了基础。
项目5篇代表性论文均发表在物理、材料、化学类顶级期刊Nano Energy, ACS Appl. Mater., Sol. Energy Mater. Sol. Cells等上，单篇引用高达155次；成果多次被Energ.Environ.Sci., Adv. Mater.,Adv.Funct. Mater., 等顶级期刊引用，得到国际相关领域专家的肯定。课题组立项国家自然科学基金6项、教育部新世纪优秀人才计划和重庆市科技创新领军人才各1项，贵州省拔尖人才一项，贵州省千层次创新型人才一项，遵义市优秀教师一项。获权发明专利6项。
科学评价
能源转化器件是以一种形式的能源转换成另一种形式的能源的半导体器件。其具有体积小、重量轻、无噪声、无污染等优点，广泛应用于军事、勘探和边远地区等的发电和星际航行领域，越来越受人们的重视。
在本研究的工作基础和支持下，获得教育部新世纪优秀人才计划一项，重庆巴渝学者一项,重庆市科技创新领军人才称号以及重庆市高校创新团队负责人一项，贵州省拔尖人才一项，贵州省千层次创新型人才一项，遵义市优秀教师一项。
本项目还受新加坡南洋理工大学，台湾长庚大学和香港浸会大学邀请到对方实验室进行学术交流。本研究工作分别在第七届清洁能源国际会议，第四届、第五届新型太阳能电池学术研讨会，全国太阳能材料器件与技术大会上进行学术交流，受到较大关注。
本研究项目受到国际知名杂志的多次引用。在本研究项目的工作基础上，国内外专家提出了以下具有创新性的观点：一、实现钙钛矿太阳能电池的理论极限功率转换效率（PCE）需要更好地理解和控制钙钛矿层主体和器件内部半导体界面的基本损耗过程，通过减少多晶薄膜中的微应变来改善晶体质量，实现了非辐射复合速率的降低，光致发光量子效率（PLQE）的显著提高，并且在包含所有有机p和n型电荷收集层的平面异质结太阳能电池中，PCE为19.1%。二、提出了在两个电极之间夹有SubNc或SubPc的单层器件可以提供比之前前报道的单层器件高30倍的功率转换效率，并且光活性层可以以任何顺序彼此堆叠，在OPV器件中产生光电流。三、提出了一种综合利用太阳能和潮汐能提高表面电荷密度的新策略，并研制了一种仿生光电机电集成纳米摩擦发电机(Pem-iTENG)。这种Pem-iTENG输出性能的提高归因于光催化产生的光电子积累和接触带电产生的摩擦负电荷。Pem-iTENG在潮汐波和光照下的最大开路电压为124.2V，最大短路电流密度为221.6μA/ cm，比报道的基于固液接触带电的TENG提高近10倍。更重要的是，根据太阳能电池的评估方法，它具有较高的能量转换效率。
