科学研究

光电工程技术研究中心

光电工程技术研究中心(以下简称光电中心)于201712月成立,由云南大学特聘专家吕正红院士兼任中心主任。光电中心的主要研究方向包括:新型光电材料、新型光电器件、有机半导体器件物理、界面与表面物理,以及原位电子结构分析。近年来,光电中心在有机电致发光器件、红外-可见上转换器件、柔性电极等方面取得了突破性科研成果。光电中心现有科研实验场地约500平米,已建成一套集材料合成、器件制备、光电性能检测为一体的研究平台,均为洁净实验区,其中约200 平米的千级洁净区。洁净实验室具有单独的支撑设备区,为各洁净实验室统一提供超纯水、动力线路、特殊气体,千级洁净区入口配有风淋室。该实验室已成为云南省高校集光电子材料与器件研究与检测为一体的、设备齐全的科研平台,形成了材料工程实验室、器件工程实验室、物质探索与发现实验室、光性能与探索实验室等四大实验平台。光电中心现有中高职科研人员11人,其中赵勇彪博士2020年入选国家海外高层次青年人才项目;现承担国家自然科学基金项目6项、省级科研项目6项,20211月获批云南省高校光电器件工程重点实验室。

2020年以来,吕正红带领的科研团队以第一作者单位在Energy & Environmental ScienceAdvanced MaterialsACS Energy LettersAdvanced Optical MaterialsApplied Physics LettersCommunications Materials等国际知名期刊发表学术论文20余篇,与剑桥大学、多伦多大学、北京大学等单位合作,在NatureNature EnergyAdvanced Materials等国际知名期刊上发表学术论文20余篇。

代表性成果一:通过原位光电子能谱原位检测系统揭示了稳定钙钛矿太阳能电池的关键界面结构:原位光电子能谱可以同时探测钙钛矿表面和界面经过退火后的化学和电子结构,通过研究钙钛矿(Cs0.18FA0.82PbI3)表面物理吸附的有机阳配体(PEA+)随退火温度的升高而挥发,加热至100℃后,卤素元素从有机配体上裂解,而有机阳离子则锚定在钙钛矿表面。这种阳离子锚定使得钙钛矿材料的费米能级上移,并在钙钛矿表面形成n型掺杂,热蒸镀-原位光电子能谱测试进一步证实这种热锚定的钙钛矿与电荷传输层形成无势垒的电荷传输。PEA+锚定在钙钛矿表面有利于形成良好的能带排列和稳定钙钛矿表面,可以大大增加器件的工作寿命。相关成果以“卤素裂解的有机配锚定钙钛矿表面”为题发表在国际权威期刊Energy & Environmental ScienceDOI: 10.1039/d2ee02698h)上。

代表性成果二:通过团簇离子溅射对修饰过的钙钛矿膜层无损剥离,发现上表面的修饰剂渗入钙钛矿吸收层数十纳米,在钝化钙钛矿表面的同时,还能对近表面数十纳米的晶界有效钝化;钙钛矿上下表面带隙增大,能减少载流子在界面处的非辐射复合;另外还观察到电子传输层/钝化剂/钙钛矿吸收层在真实器件中形成了混合界面,混合界面的能级结构可以无势垒的收集电子。最终构筑了发光太阳能电池中钙钛矿上下界面清晰的化学和电子结构景观图像,并解密了通过精细化修饰使得钙钛矿致密化并增大了其上下表面带隙是实现这一多功能器件的关键。相关成果以“用于有效发光太阳能电池的精细化钙钛矿异质结”为题发表在Advanced MaterialsDOI10.1002/adma.202208178)上。