钙钛矿太阳能电池.doc

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1、766中国材料进展第32卷秋季会议上专家学者报道二则微纳米孔道的仿生非对称设计和制备侯旭博士生命体经过亿万年的进化几乎完成了智能操纵的所有过程，向自然学习是智能新材料和新体系发展的永恒主题。生物学孔道，典型的如离子通道，在细胞的基本分子生物学过程中发挥着重要的作用。受到生物孔道的对称非对称设计思路影响，近几年，仿生微纳米孔道的研究得到的孔道的开关、输运等提供了一种新方法，在生命科学研究中具有重要的意义;另一方面，也为设计和开发仿生智能响应性微纳米器件提供了一种全新的设计思路。基于微纳米孔道的仿生非对称设计思路就是在这一大研究背景提出来的。不仅仅

2、是仿生设计，如何制备一些新的材料同样也是目前国际上的一个热点问题。例如，石墨烯及其氧化物薄膜已经成为一个十分热门的研究领域，因为其独特的物理化学性质，比如单原子层的厚度，让它具备了许了飞速的发展。本文主要关注MＲS大会中作者所了解到的最新研究进展并结合作者相关的研究背景，对受生物启发的微纳米孔道的研究做一简要评述。孔道可以分为孔和通道两种。孔一般是指孔径大于其自身长度的孔道，而对于孔的长度远大于孔径的孔道，一般称为通道。根据孔径的尺寸大小，一般又分为宏观孔道、微米孔道、纳米孔道。近几年来，微纳米孔道的研究得到了飞速发展，设计和开发仿生智能微纳米孔道，

3、不仅可以实现孔道孔径大小智能响应外场的可控性，而且还可能通过对不同外场响应性功能分子的选择和设计，实现光、pH值、温度、特定离子等多外场协同作用的智能响应。这一方面为研究和模仿生物体中多优异的性能。本次美国材料研究协会秋季会议，石墨烯相关的研究与微纳米孔道的研究一样也是一个十分热门的主题。国际上很多课题组，纷纷采用这种材料来开发一些新的材料系统，比如基于石墨烯复合的聚合物薄膜材料，这些材料的开发，不仅仅增加了微纳米孔道的非对称设计的材料选择，也为提升微纳米孔道的优异性能带来了新的希望，正如石墨烯是一種由碳原子以組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一

4、個碳原子厚度的二維材料，它的六角型晶格正好是天然的纳米孔，为物质的分离提供了一个理想的平台。(哈佛大学工程与应用科学学院侯旭博士E－mail:houx@seas.havard.edu)光伏领域的新明星———钙钛矿型太阳能电池李洪义博士随着世界人口数量的不多增加和社会文明的不断进步，人们对能源提出了越来越高的要求，除了有效利用现有的矿物能源外，发展可再生能源是社会发展的必然选择。在众多可再生能源中，太阳能由于具有储量丰富、绿色环保和价格低廉等优点被誉为最具前景的选择之一。然而无出良好的前景。然而由于CN3NH3PbI3在水溶液中的稳定性很差，由此封

5、装的太阳能电池稳定性极差。最近人们发现，采用固体电解质提到液体电解质不仅可以大大提高CN3NH3PbI3的稳定性，还进一步将太阳能电池的光电转换效率大幅度提高，截止2013年9月份，由CN3NH3PbI3组装的太阳能电池的光电转换下来已经高达15%以上，仅2013年就有10篇以上的学术论文发表在权威期刊《Science》、《Nature》以及《Nature》旗下的子刊。在2013年的MＲS秋季学术会议上更是临时组织了论是硅基太阳能电池还是薄膜型光伏器件的成本均比传统能源高出很多，为了降低光伏太阳能电池的成本，1991年人们提出了染料敏化太阳能电池的设

6、计构想，虽然目前人们已经将染料敏化太阳能电池的光电转换效率提高至12.3%，仍然与多晶硅和薄膜型太阳能电池存在很大的差异，如何提高染料敏化太阳能电池的光电转换效率已成为光伏领域亟需解决的问题。2009年日本科学家发现钙钛矿型光吸收剂CN3NH3PbI3的禁带宽度仅有1.5eV，在光伏领域表现CN3NH3PbI3太阳能电池的专场论坛，来自英国牛津大学和剑桥大学、美国普林斯顿大学、耶鲁大学以及哈弗大学等国际知名科学家汇聚一堂，展开了热烈的讨论。英国牛津大学的教授指出，由CN3NH3PbI3组装的太阳能电池的光电转换效率应该很快会超过薄膜太阳能电池的20

7、%和单晶硅太阳能电池的25%，并预测该种太阳能电池的光电转换效率将可达到30%。(北京工业大学材料学院李洪义博士Email:lhy06@bjut.edu.cn)