科研进展 - 光电信息材料与器件实验室

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科研进展

宁波材料所在高钝化p型TOPCon结构制备方面取得新进展

隧穿氧化硅钝化接触（TOPCon）太阳电池作为新一代高效晶体硅电池的主流技术，其实验室效率已超过26.5%，截至2024年，TOPCon太阳电池的装机容量超过1000 GW，预计未来几年将继续扩张。在光伏技术迭代的关键窗口期，基于TOPCon的背结（TBJ）及全背接触（TBC）电池因其大于27.5%的理论极限效率备受关注。然而，p型TOPCon结构受限于硼扩散诱导的界面缺陷和钝化性能不足，其隐含开路电压（iVoc）长期停滞在730 mV水平，严重制约了新一代高效电池结构发展，这一瓶颈的突破被视为行业技术升级的关键路径。

2025-04-02

宁波材料所在超宽禁带半导体基日盲紫外探测领域取得系列进展

日盲紫外探测器（200-280nm）作为国防安全与环境监测的“火眼金睛”，在森林火灾预警、深空探测等领域发挥着不可替代的作用。然而，传统硅基器件受限于4.42 eV光子能量阈值，难以实现本征日盲特性，同时还存在暗电流高和热稳定性差等瓶颈。中国科学院宁波材料技术与工程研究所硅基太阳电池及宽禁带半导体团队在叶继春研究员与张文瑞研究员的带领下，以镓系超宽禁带半导体氧化物（Ga2O3和ZnGa2O4）为核心材料，围绕其本征日盲特性和耐极端环境等优势展开攻关，在缺陷调控、器件设计和系统应用方面取得系列研究进展。

2025-04-02

宁波材料所在n-i-p结构钙钛矿/硅叠层太阳能电池方面取得进展

作为目前光伏行业新兴的研究热点，钙钛矿/硅叠层太阳能电池的光电转换效率在过去的10年内迅速提升。目前钙钛矿/硅叠层太阳能电池的效率已经达到了34.6%，但与发展较为迅速的p-i-n结构相比，n-i-p结构的钙钛矿/硅叠层太阳能电池发展却较为缓慢，主要原因在于n-i-p结构钙钛矿/硅叠层太阳能电池缺乏理想的空穴传输层，该层需要具备优异的透明度和长期的稳定性，并拥有与传统高效的spiro-OMeTAD相当的器件性能。

2025-03-10

宁波材料所在窄发射绿光OLED材料与器件研究中取得突破

全球数字经济的迅猛发展推动了高清显示（UHD）技术的快速进步。作为UHD技术的关键组成部分，有机电致发光显示（OLED）技术也得到了蓬勃的发展。高性能、高色纯度的窄谱带OLED材料是发展OLED技术的核心要素，必须满足特定的发光光谱和极窄的半峰宽要求，以符合UHD显示的BT.2020标准。值得注意的是，当前商业化的荧光和磷光发光体系由于半峰宽值较大，始终未能突破高清显示技术对色纯度的严苛要求。相比之下，基于多重共振原理的窄带OLED材料能够有效实现窄发光光谱，成为目前解决这一问题的有效途径。

2025-02-28

宁波材料所在提高钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池效率方面取得新进展

最近，两端口反式钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池（PVSK/ Si TSCs）取得了显著进展，经认证的功率转换效率达到34.6%。然而，通过将已达到的性能与理论极限值44.3%进行比较，可以发现，尽管PVSK/Si TSC的JSC（短路电流密度）/JSQ达到了96%（表明近乎完美的光管理），但其VOC（开路电压）×FF（填充因子）只能达到S-Q极限的80%左右或更低，明显低于钙钛矿和硅单结太阳能电池分别达到的87%和85%。这表明PVSK/ Si TSCs在载流子管理方面仍有很大的改进空间。

2025-02-21

宁波材料所在超宽禁带半导体材料与器件研究方面取得进展

以氧化镓（Ga2O3）和金刚石（Diamond）为代表的超宽禁带半导体材料，具有禁带宽度大、击穿电场高、巴利加优值高、抗辐射能力强等优异性能，可以更好地满足功率电子器件在高功率、高温、高频以及高辐射等极端工况的使用需求，应用前景广阔。

2025-01-22

宁波材料所在反式钙钛矿太阳能电池领域取得进展

尽管钙钛矿太阳能电池（PSCs）的功率转换效率取得了显著进展，但器件的不稳定性仍然是其商业化应用的一大障碍。这种不稳定性主要源于卤素离子，尤其是碘离子（I⁻）的迁移。在光照和热应力作用下，I⁻会发生迁移并转化为I₂，从而导致不可逆的降解和性能损失。因此，抑制PSCs器件中I-迁移至关重要。

2024-12-05

宁波材料所在高性能有机发光二极管领域取得重要进展

有机发光二极管（OLED）在超高清显示器（UHD）和照明应用中展现出巨大潜力，已经在各个显示领域（如手机等）得到广泛应用。但目前大部分研究都集中在发光分子的光物理性能方面，针对发光层薄膜性质及器件物理层面的探索相对匮乏，而有机薄膜的质量对有机半导体中的载流子动力学行为至关重要。在非/掺杂薄膜中，即使是微小的空隙也可以被水或氧分子渗透，形成水/氧诱导陷阱的电荷陷阱态，显著阻碍载流子迁移及复合。虽然非掺杂薄膜和晶态状态中的水/氧诱导陷阱已经得到了全面研究，但对于这些陷阱在掺杂状态下的性质仍缺乏深入探讨。

2024-10-11

Nature Communications|宁波材料所在n-i-p钙钛矿/晶硅叠层太阳电池研究方面取得新进展

钙钛矿/晶硅叠层太阳电池具有开发面向效率大于30%光伏组件的潜力，是当前光伏领域研究的热点和重点。隧穿氧化层钝化接触（TOPCon）硅太阳能电池是一种极具竞争力的晶体硅电池技术，是当前产业的主流技术，兼具高效率、成本效益和大规模生产等优势。光伏产业十分关注如何开发基于TOPCon底电池的高效钙钛矿/晶硅叠层电池技术。

2024-10-11

宁波材料所在高性能有机发光二极管领域取得重要进展

2024-10-11

宁波材料所在窄谱带标准绿光OLED材料领域取得重要进展

全球数字经济的迅猛发展促使我们着力研发更窄发光波段的OLED发光材料，以满足国际电信联盟针对超高清电视推荐标准（BT.2020标准）下的高清显示技术要求。多重共振原理为窄带发光材料的分子设计提供了一种新颖的方法。近年来，研究人员开发的基于ν-DABNA及其衍生物的R-2B和R-3B展现出极窄的全宽半高值（FWHM）（R-2B：17nm；R-3B：13nm）。然而，它们的发射峰位于天蓝色区域，不符合BT.2020基色标准。尽管如此，该特殊分子框架仍表现出显著的化学修饰潜力。

2024-10-11

Nature Communications|宁波材料所在n-i-p钙钛矿/晶硅叠层太阳电池研究方面取得新进展

2024-10-11

宁波材料所在全钙钛矿叠层太阳能电池研究方面取得进展

有机金属卤化物钙钛矿因其优异的吸光性能和电子性能受到广泛关注，迄今为止其能量转化效率（PCE）已提高到了26.1%以上。为了进一步打破单结电池的Shockley-Queisser（SQ）极限，研究人员开发了两端（2T）全钙钛矿串联太阳能电池。全钙钛矿串联太阳能电池依赖于高性能锡铅（Sn-Pb）钙钛矿太阳能电池（PSCs）。除了已被充分研究的氧氧化问题外，与碘化物相关的缺陷以及由此产生的I2在光照下会带来显著的降解风险，导致Sn2+氧化为Sn4+。

2024-08-20

宁波材料所在高效率柔性钙钛矿太阳能电池领域取得重要进展

柔性钙钛矿太阳能电池（f-PSCs）由于其在柔性光伏领域中的潜在应用而引起了广泛关注。其优点包括固有的灵活性、良好的可加工性、轻量级结构、适用于大面积制备和高性能。目前，小面积f-PSCs已经取得了超过24%的认证光电转换效率（PCE），但由于钙钛矿与柔性掩埋衬底之间的接触不良，钙钛矿在柔性衬底上的生长仍然是一个关键难题，严重影响了器件在室外条件下的效率、稳定性和延展性。

2024-08-13

宁波材料所突破刚性和柔性有机太阳能电池的最高效率

有机太阳能电池（ OSCs）作为一种新兴的可再生清洁能源，具有质轻、柔性、可大面积印刷等优势，近年来得到广泛关注。得益于新材料的出现，目前有机太阳能电池的光电转换效率已经突破19%。然而，要想突破20%的效率瓶颈，同时实现有序的分子排列、合适的结晶区尺寸以及减少非辐射损失是面临的巨大挑战。

2024-07-02