9月23日，國際頂級能源類期刊《Nature Energy》在線發表了南京大學現代工程與應用科學學院譚海仁課題組及合作者關於“全鈣鈦礦疊層太陽能電池”的研究論文，在這一工作中，
譚教授課題組利用不同帶隙的鈣鈦礦實現了經第三方檢測機構認證轉換效率高達24.8%的全鈣鈦礦疊層太陽能電池，該效率刷新了目前該領域的世界紀錄！
這項研究到底有多牛？
成果簡介
疊層太陽能電池是突破單結電池效率極限，實現更高光電轉換效率最有效的可行性途徑。目前多結疊層電池的最高轉換效率已超過38%，超越了最佳的單結電池；然而實現這類高效率疊層電池的材料均需使用昂貴的III-V族半導體，因其昂貴的成本，該類疊層電池一直無法實現大規模的地面發電應用。
鈣鈦礦太陽能電池，是利用鈣鈦礦型的有機-無機雜化金屬鹵化物半導體作為吸光材料的太陽能電池。有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池因具低成本、易製備和優異光電性能等突出優點，在國際上備受關注並且發展迅速，電池轉化效率已從2009 年的3.8%提升到2019年的24%以上，鈣鈦礦太陽能電池也被認為是下一代最具應用前景的低成本高效率光伏技術。
結合高效的窄帶隙鈣鈦礦電池和新型的隧穿複合結，譚海仁教授課題組成功實現了高性能的全鈣鈦礦疊層太陽能電池（如圖c和d所示），經第三方認證機構檢測，小面積電池轉換效率高達24.8%、大面積疊層電池效率達22.1%，均為目前報道鈣鈦礦疊層電池的世界記錄；其中大面積疊層電池的認證效率，遠高於此前報道的大面積單結鈣鈦礦電池最高效率20.9%（韓國KRICT創造）。
（a）全鈣鈦礦疊層太陽能電池結構示意圖和電池SEM截面圖；（b） 有無Au在隧穿結中全鈣鈦礦疊層太陽能電池的J-V曲線；（c）小面積全鈣鈦礦疊層太陽能電池的J-V曲線；（d）大面積全鈣鈦礦疊層太陽能電池的J-V曲線。
師從加拿大“兩院”院士
博後期間發表《Science》等頂級論文
譚海仁簡介
做出這樣的成果是譚教授整個團隊不懈努力的結果，更是不斷積累的爆發，下面我們就走進南京大學以譚海仁教授為青年PI（Principle Investigator）的能源光電材料與器件課題組。
打開南京大學現代工程與應用科學的師資力量一覽，我們可以清楚看到譚老師作為海外高層次青年人才赫然在列；翻開譚老師個人簡介，我們能明顯感受到大家口中的“學霸簡歷”。2015年從被譽為“歐洲的麻省理工”的世界百強名校荷蘭代爾夫特理工大學取得博士學位，並獲得代爾夫特理工大學優秀博士論文（Cum Laude）和荷蘭科學研究組織（NWO）Rubicon Fellowship ， 隨後加盟加拿大多倫多大學副校長Edward Sargent 院士課題組。
譚海仁博士的主要研究方向為新型薄膜光伏材料的光電性質研究及高效率薄膜太陽能電池的設計與製備。在鈣鈦礦太陽能電池和硅基薄膜太陽能電池領域開展了較為系統深入的研究，實現了平面型鈣鈦礦太陽能電池、非晶硅/微晶硅疊層太陽能電池以及非晶硅/有機聚合物雜化多結太陽能電池轉換效率的世界記錄。在Science, Nature Communications, Nature Nanotechnology, Nature Energy, Advanced Materials, Nano Letters, JACS, Progress in Photovoltaics 等刊物發表論文60餘篇，引用3900餘次。目前主要研究方向為半導體光電材料與器件、鈣鈦礦太陽能電池及其高效多結光伏器件的材料開發與器件設計。
這裡簡單介紹一下Sargent教授，現任多倫多大學副校長、加拿大皇家科學院院士、加拿大工程院院士、加拿大科技部納米技術分部主席，Edward H.Sargent教授是國際光子學和材料學領域著名學者，平均每年有多篇重要成果發表在《Nature》和《Science》等國際頂級期刊，已獲引逾20000次。培養的學生如華中科技大學唐江教授，上海科技大學寧志軍教授等在相應的領域取得很多重要成果。
所謂名師出高徒，譚老師在多倫多大學期間便在《Science》上發表採用接觸鈍化法制備高效穩定的平面鈣鈦礦型太陽能電池，使用氯配體包裹二氧化鈦膠體納米晶（NC）膜以達到接觸鈍化的目的，減少界面複合並改善低溫製備平面太陽能電池界面結合的性能。另外還有多篇成果發表在其他領域內頂級期刊上。2018年3月，譚老師以第十四批青年千人計劃的身份加盟南京大學現代工程與應用科學學院。
學生說
“熱愛科研，專業知識紮實豐富”，這是本文第一作者，南京大學現工院16級碩博生林仁興對老師的評價。
科研中，譚老師是個很專業，認真嚴謹，親力親為的導師。譚老師在疊層電池隧穿結構建中提供了很有效的解決方案，讓我們在短時間內就解決了隧穿複合的問題。每次在我們送電池到第三方機構認證的時候，譚老師也總是和我們一起測試分析，甚至通宵直至認證樣品寄出。
學生論文三天接受！
科研上的Idea就像新聞一樣具有時效性，一旦動作慢了就會失去在此領域的主導地位。因此2018年初，譚老師便開始著手成立能源光電材料與器件課題組，對於國內高校來說，目前正在仿照國外高校實行這種教授獨立制度，前期肯定會遇到相當多的困難，最大的困難就是人手不夠。對於剛回國的新老師，如何才能招收研究生或者助理，以及實驗室的建設規劃都是自己要處理的難題，因此從去年到今年，譚海仁教授必然是突破了各個困難才實現實驗室的高效運行。
在前期階段，譚海仁教授很多成果都是以合作者的身份出現，而2019年8月，譚教授課題組研一學生便在知名期刊《ScienceBulletin》上發表相關論文，值得注意的是該論文從投稿到接受僅耗時三天，再次驗證名師出高徒這句話。而更多的後續的成果便會像雨後春筍般在他們團隊的共同努力下產生。
為了加深大家對譚老師研究領域的理解，在此介紹一下太陽能電池的背景。它是一種利用太陽光直接發電的光電半導體薄片。它只要被滿足一定照度條件的光照到，瞬間就可輸出電壓及在有迴路的情況下產生電流，是實現太陽能到電能直接轉換的裝置。如今，從第一代的硅太陽能電池到第二代薄膜太陽能電池，由於不同程度的缺點，從而衍生第三代鈣鈦礦型太陽能電池（Perovskite Solar Cells）（高效薄膜技術），它是利用鈣鈦礦型的有機無機雜化金屬鹵化物半導體作為吸光材料的太陽能電池，也稱作新概念太陽能電池，但是目前它的穩定性和大面積的效率是制約其實際應用的主要因素。國內如上海交通大學、華中科技大學和北京大學等，國外如加州大學洛杉磯分校、斯坦福大學和日本沖繩大學等很多團隊都在積極尋找新方式，因此在實現超高穩定和轉換效率的這場馬拉松比賽中，任何一支隊伍都將不會懈怠，都將積極向前，不斷突破，將為科學知識向產業應用轉化而努力。
南京大學前期在鈣鈦礦領域沒有太多研究，但是在重新佈局此領域之後，相信在南京大學的平臺支持下，譚海仁教授及團隊也將推動學校在此領域佔有一席之地。譚老師團隊身負任重道遠的責任感，因此最後為譚老師團隊（課題組主頁：tanlab.org.cn *）打一個廣告，他們團隊以招收確實想做學術做科研的學生為準，以推免直博生或碩博連讀為主，因為只有經過長時間訓練，才能把握整個領域。而個人覺得如果僅僅是混文憑的學生，讀研是完全沒有必要的。
*該網站為譚教授課題組新申請國內域名，估計很快可以審核備案，目前還不能打開。
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