赵德威，四川大学教授、博士生导师。2004年在辽宁大学获学士学位，2007年在北京交通大学获硕士学位，2011年在（新加坡）南洋理工大学获博士学位，先后在（美国）密歇根大学、佛罗里达大学、托莱多大学作为博士后和研究助理教授开展工作。长期从事新型薄膜光电材料与器件的研究，集中于钙钛矿和有机半导体在柔性太阳能电池和其他光电器件中的应用领域，立足探索材料的独特特性和器件物理的深层工作机理，开发高效器件，挖掘轻量、柔性器件技术。在Nature、Nature Energy、Science、Joule等学术期刊发表论文100多篇，，其中11篇高被引论文，1篇热点论文，总引用14000余次，h因子61。
作为2019年入职川大材料科学与工程学院的教授与博士生导师，赵德威教授曾入选2019年国家级青年人才、四川省学术和技术带头人、四川省杰出青年科技人才等。这几年来，他与团队一直坚持科研的“四个面向”，瞄准世界科技前沿、面向国家重大需求，致力于研究高性能全钙钛矿叠层太阳能电池光伏材料与器件机理相关的基础科学与关键技术问题。
赵德威团队
刚发Nature!
今年3月29日，四川大学材料科学与工程学院赵德威团队与厦门大学、南京理工大学、瑞士联邦材料科学与技术研究所及德国波茨坦大学合作，报道了1平方厘米全钙钛矿叠层太阳电池的最新研究进展，相关成果发表在Nature上。
过去几年，全钙钛矿叠层电池的效率提升速度非常快，但大部分工作主要集中在相对小面积（~0.05 cm2）水平，在大面积电池上仍存在较多亟待攻克的难题。赵德威团队在原有的基础上，开发出了一种新的空穴传输材料，并将之用到叠层电池当中，大幅提升了1 cm²叠层电池的性能。“作者提出了一个新的方法或者说新的策略，最终达到的效果就是进一步提升太阳电池的转换效率。” 最终完成的器件多达十余层，却仅有2微米厚。赵德威将这个制作过程形象地比喻为化妆。“首先要把粉底打好、打牢了，接下来的一层层工序才能更好地进行。
要给足学生学术的自由
当问及培养学生的秘诀时，赵德威笑着说并不存在什么培养秘诀，“关键在于要给他们足够的学术自由。”这是他认为最重要的事，也是他曾经的亲身体悟。
思路与想法比可行性更重要。赵德威认为学生们的自主思考是宝贵的，他希望学生们可以通过自己的努力解决过程中遇到的问题。如果不能，他会帮忙分析实验过程中出现的问题并提出解决办法。
做实验本来就是一个试错的过程，不可能一蹴而就。赵德威经常这样鼓励在科研过程中遭遇挫折的学生。
“当把所有的错误都犯了，把所有的不可能都尝试之后，剩下的就只有可能了。
赵德威与学生们在校留影
再发Nature Energy
6月12日，赵德威团队在《Nature Energy》上再次发表研究进展，下面，让小编带大家一起拜读一下这篇论文。
全钙钛矿串联太阳能电池的效率已经超过了单结钙钛矿太阳能电池，但它们仍然受到界面非辐射重组损失的影响。应该开发能够减少这种损失和制造成本并适用于两个子电池的电荷选择材料。
在此，四川大学赵德威团队设计了一种供体-受体型分子（MPA2FPh-BT-BA（2F）），作为适用于高性能全钙钛矿串联太阳能电池的宽带隙（WBG）和低带隙（LBG）子电池的一种空穴选择接触物。在WBG电池中，2F可以实现高效的空穴提取，并通过钝化界面缺陷将界面非辐射重组损失降到最低。在LBG电池中，2F抑制了界面损失，调节了晶体生长并提高了Sn-Pb钙钛矿薄膜的质量。因此，经过2F处理的WBG和LBG器件的效率分别为19.33%和23.24%，使单片全钙钛矿串联太阳能电池的效率达到27.22%并提高了运行稳定性。相关成果以“A donor–acceptor-type hole-selective contact reducing non-radiative recombination losses in both subcells towards efficient all-perovskite tandems”为题发表在“Nature Energy”上，通讯作者为赵德威教授，陈聪副研究员与福建师范大学王漾教授为共同通讯。第一作者为朱景伟，罗易为共同一作。
电荷选择触点的互连机制
作者合成的2F分子具有一下两个特点：首先，为了尽量降低制备成本并改善取向分布，选择苯甲酸作为锚定基团而不是2-氰基丙烯酸。第二，为了精细调整分子的电子结构和薄膜的表面特性，作者另外采取了氟化策略。
图1显示了分子结构，2F分子由MPA作为供体单元，表现出高空穴传输能力和高氧化能力；受体分子苯并[c][1,2,5]噻二唑(BT)具有结构平面性，改善分子间堆积，硫(S)和F原子往往与非配位离子作用，有可能治愈表面缺陷。
图 1：ITO、空穴选择性接触和钙钛矿之间的材料特性和互连机制
改善与WBG钙钛矿的接触和器件性能
带和不带空穴选择性接触涂层的ITO的表面电位的变化证实了2F中的羧基和ITO之间的相互作用。重要的是，2F表现出比PTAA更深的HOMO，表明2F有效地减少了空穴传输层的HOMO和作者的WBG钙钛矿的价带最大值（VBM）之间的带偏移，从而提高了空穴选择性并减少了界面非辐射重组。与PTAA/WBG器件（1.72和6.67μs）相比，2F/WBG器件显示了较小的理想系数1.55和较长的光电压衰减寿命8.39μs，进一步证实了2F显著降低了器件中的界面非辐射重组。
图 2：WBG 钙钛矿中近乎无损耗的空穴选择性接触和器件性能
提高LBG Sn-Pb钙钛矿质量和器件性能
与PEDOT:PSS/LBG相比，2F/LBG表现出稍微光滑的表面和更均匀的晶粒（图3a,b）和更高的结晶度（图3c）。作者发现，2F与SnI2的配位能力比PbI2强（图3d）。考虑到可能的动态变量以及钙钛矿薄膜的加工条件，作者还计算了2F中只有Sn2+和Pb2+阳离子的-COOH基团的单独结合能。同样，与Sn2+交叉的更强的配位能力表明，2F倾向于通过-COOH基团与含Sn2+的分子进行更强的结合和钝化
图3 改进的 LBG Sn-Pb 钙钛矿质量和由此产生的器件性能的表征
2F定制全钙钛矿串联太阳能电池的性能
在优化了WBG和LBG单结电池后，作者制造了全钙钛矿串联太阳能电池，其中2F作为1.77 eV WBG顶部和1.25 eV LBG底部子电池的空穴选择性接触。经过2F处理的WBG和LBG器件的效率分别为19.33%和23.24%，使单片全钙钛矿串联太阳能电池的效率达到27.22%（认证为26.3%）并提高了运行稳定性。
图4 全钙钛矿串联的光伏性能
结论
作者展示了一种有效的、低成本的空穴选择接触，可用于不同带隙的单结PSC和全钙钛矿串联太阳能电池。分子2F的设计基于以下原则：引入一个多功能的锚定基团和其他功能化的原子或基团可以使空穴选择层具有多功能性，包括界面能级可调控性、表面缺陷钝化和包晶石生长调节，适用于不同带隙的PSC。受益于近乎理想的2F/钙钛矿空穴选择界面和增强的Sn-Pb钙钛矿薄膜的质量，作者表现最好的WBG和LBG PSCs分别实现了19.33%（认证为19.09%）和23.24%的PCE，使得制造27.22%效率的2F-定制单片全钙钛矿串联成为可能。这项工作提供了一个有效的分子设计策略，以探索针对高性能钙钛矿单结和串联电池的通用电荷选择性材料。
转自：“高分子科学前沿”微信公众号
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