评审组:能源与化工组
项目名称:纳米晶激光植入低碳能源器件及载流子动力学调控机制研究
提名单位: 陕西省教育厅
提名等级:一等奖
提名单位意见: 高性能低碳能源器件的构筑是实现“双碳”战略的关键途径,而其性能及稳定性在根本上受制于器件内部电子、空穴、离子等载流子的动力学调控。该项目面向“双碳”战略对低碳能源器件关键性能指标的提升需求,在国家重点研发计划、国家自然科学基金(优青/面上/青年)、国家海外高层次人才计划等10余项国家级项目的资助下,在国际上率先开展了纳米晶激光植入低碳能源器件创新研究,在Nat. Commun.、Adv. Mater.等期刊发表论文73篇(领域顶刊27篇),授权中国发明专利12件(转让3件),部分成果在陕西华秦、华智雄材等高新能源技术企业实现应用,为低碳能源器件研发与产业化提供了“纳米晶激光植入”独特思路、原理及技术创新体系。 该项目突破了纳米晶在单一/混合溶剂的可控激光制造难题,澄清了纳米晶-母体材料异质界面调控的载流子动力学演变规律,实现了钙钛矿光伏环境稳定性、钒酸铋双阳极光电流密度、快充钠金属电池高容量-超长稳定循环等低碳能源器件关键性能指标的引领性突破,被染料敏化太阳能电池之父Mickel Gratzel教授、钙钛矿太阳电池三大奠基人Mickel Gratzel/Henry J. Snaith/Nam-Gyu Park教授等国际学术大师正面评价,发展的反胶体溶液技术被美国普渡大学等10余所国际知名科研机构用作基础工艺,产生了重要国际影响。
项目简介:
客观评价:

代表性论文专著目录:


主要完成人情况:
  1. 姓名:王洪强
    排名:1
    行政职务:副院长
    技术职称:教授
    工作单位:西北工业大学
    完成项目时所在单位:西北工业大学
    对本项目主要学术贡献:1. 项目负责人,制定项目整体规划,提出学术思想及技术路线(对应科学发现一、二、三);2. 搭建了液相纳秒脉冲激光辐照系统以及项目中材料制备与性能表征、器件原型构筑与性能研究的硬件平台,为胶体纳米晶液相激光制造及纳米晶激光植入低碳能源器件研制提供了基础(对应科学发现一、二、三);3. 发展了亚稳多元胶体纳米晶的光热瞬态极端制造技术,形成了基于胶体纳米晶激光植入复合材料的普适构筑技术体系,获得了系列高性能纳米晶植入钙钛矿光伏、光电化学水分解及电化学储能器件(对应科学发现一、二、三);4. 代表性论文1-5的通讯作者。
  2. 姓名:徐飞
    排名:2
    行政职务:无
    技术职称:教授
    工作单位:西北工业大学
    完成项目时所在单位:西北工业大学
    对本项目主要学术贡献:1. 提出了利用壳层微孔限域植入锚定单原子的理念,原子级分散、微孔限域以及导电碳、空腔可发挥形核层与三维载体双重作用,突破了大电流/高容量、深度放电与长循环三者博弈效应限制的无枝晶碱金属负极(对应科学发现二、三)。2. 代表性论文2的第一作者,代表性论文4的第一作者和通讯作者,代表性论文1的作者。
  3. 姓名:简洁
    排名:3
    行政职务:无
    技术职称:讲师
    工作单位:西北工业大学
    完成项目时所在单位:西北工业大学
    对本项目主要学术贡献:1. 开发了基于纳米晶激光植入的光电催化制氢关键材料构筑技术,明晰了纳米晶调控单元在光电催化制氢关键材料中的载流子动力学调控机理,突破了光电催化制氢薄膜材料在光电流密度和工作稳定性的关键指标(对应科学发现一、二、三);2. 代表性论文1的第一作者。
  4. 姓名:郭鹏飞
    排名:4
    行政职务:无
    技术职称:讲师
    工作单位:西北工业大学
    完成项目时所在单位:西北工业大学
    对本项目主要学术贡献:1. 发展了纳米晶激光植入钙钛矿复合材料的可控构筑关键技术,明晰了纳/米晶植入钙钛矿复合材料的载流子动/力学调控新机制,构筑了基于纳米晶激光植入钙钛矿复合材料的系列高性能光伏器件(对应科学发现二、三)。2. 代表性论文3和5的第一作者。
  5. 姓名:叶谦
    排名:5
    行政职务:无
    技术职称:副教授
    工作单位:西北工业大学
    完成项目时所在单位:西北工业大学
    对本项目主要学术贡献:1. 提出了分子钝化策略来提升钙钛矿太阳能电池的效率及稳定性,获得了分子的类型、官能团、及添加量与钙钛矿载流子传输能力的关系及规律(对应科学发现三);2. 代表性论文5的通讯作者,代表性论文3的作者。
  6. 姓名:杨佳迎
    排名:6
    行政职务:无
    技术职称:无
    工作单位:西北工业大学
    完成项目时所在单位:西北工业大学
    对本项目主要学术贡献:1. 探索了壳层微孔限域植入锚定单原子的合成机理(对应科学发现二); 2. 代表性论文4的作者。
主要完成单位:
  1. 单位名称:西北工业大学
    单位贡献:本项目发展了亚稳多元胶体纳米晶的光热瞬态极端制造技术,形成了基于胶体纳米晶激光植入复合材料的普适构筑技术体系,探明了胶体纳米晶-植入母体主客体相互作用的电子结构调控新机制,获得了系列高性能纳米晶植入光电化学水分解、电化学储能及钙钛矿光伏器件。西北工业大学作为本项目的完成单位,为项目上述研究的总体规划、设计整体技术路线提供了良好的保障与科研平台,包括液相纳秒脉冲激光辐照系统搭建、材料制备与性能表征、器件原型构筑与性能研究。同时,本项目涉及的激光制造是西北工业大学凝固技术国家重点实验室、金属高性能增材制造与创新设计工业与信息化部重点实验室的重点研究方向,本项目所研究的胶体纳米晶的液相激制造及应用为凝固技术国家重点实验室中处于国际前沿水平的重点支持新兴学科方向。 西北工业大学为本项目的顺利完成提供了全面且有力的管理与资源支持。在项目实施过程中,学校优先为完成人及研究团队配备了优质的科研资源与机会,显著改善了科研环境,优化了实验平台,并依其学科方向需求配套了专用仪器设备。同时,学校根据完成人的研究方向定制了招生计划,全面开放共享校内资源,持续加大其学科建设经费投入,并在校内基础研究与创新研究项目中予以重点倾斜。通过强化过程管理、实施年度检查、及时提出建议并协调解决困难,学校有效保障了项目的稳步推进与最终成果的达成,为项目的成功完成奠定了坚实基础。

完成人合作关系说明: 完成人合作关系说明:1
陕西省科技厅成果处