9月23日，国际顶级能源类期刊《Nature Energy》在线发表了南京大学现代工程与应用科学学院谭海仁课题组及合作者关于“全钙钛矿叠层太阳能电池”的研究论文，在这一工作中，
谭教授课题组利用不同带隙的钙钛矿实现了经第三方检测机构认证转换效率高达24.8%的全钙钛矿叠层太阳能电池，该效率刷新了目前该领域的世界纪录！
这项研究到底有多牛？
成果简介
叠层太阳能电池是突破单结电池效率极限，实现更高光电转换效率最有效的可行性途径。目前多结叠层电池的最高转换效率已超过38%，超越了最佳的单结电池；然而实现这类高效率叠层电池的材料均需使用昂贵的III-V族半导体，因其昂贵的成本，该类叠层电池一直无法实现大规模的地面发电应用。
钙钛矿太阳能电池，是利用钙钛矿型的有机-无机杂化金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池。有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池因具低成本、易制备和优异光电性能等突出优点，在国际上备受关注并且发展迅速，电池转化效率已从2009 年的3.8%提升到2019年的24%以上，钙钛矿太阳能电池也被认为是下一代最具应用前景的低成本高效率光伏技术。
结合高效的窄带隙钙钛矿电池和新型的隧穿复合结，谭海仁教授课题组成功实现了高性能的全钙钛矿叠层太阳能电池（如图c和d所示），经第三方认证机构检测，小面积电池转换效率高达24.8%、大面积叠层电池效率达22.1%，均为目前报道钙钛矿叠层电池的世界记录；其中大面积叠层电池的认证效率，远高于此前报道的大面积单结钙钛矿电池最高效率20.9%（韩国KRICT创造）。
（a）全钙钛矿叠层太阳能电池结构示意图和电池SEM截面图；（b） 有无Au在隧穿结中全钙钛矿叠层太阳能电池的J-V曲线；（c）小面积全钙钛矿叠层太阳能电池的J-V曲线；（d）大面积全钙钛矿叠层太阳能电池的J-V曲线。
师从加拿大“两院”院士
博后期间发表《Science》等顶级论文
谭海仁简介
做出这样的成果是谭教授整个团队不懈努力的结果，更是不断积累的爆发，下面我们就走进南京大学以谭海仁教授为青年PI（Principle Investigator）的能源光电材料与器件课题组。
打开南京大学现代工程与应用科学的师资力量一览，我们可以清楚看到谭老师作为海外高层次青年人才赫然在列；翻开谭老师个人简介，我们能明显感受到大家口中的“学霸简历”。2015年从被誉为“欧洲的麻省理工”的世界百强名校荷兰代尔夫特理工大学取得博士学位，并获得代尔夫特理工大学优秀博士论文（Cum Laude）和荷兰科学研究组织（NWO）Rubicon Fellowship ， 随后加盟加拿大多伦多大学副校长Edward Sargent 院士课题组。
谭海仁博士的主要研究方向为新型薄膜光伏材料的光电性质研究及高效率薄膜太阳能电池的设计与制备。在钙钛矿太阳能电池和硅基薄膜太阳能电池领域开展了较为系统深入的研究，实现了平面型钙钛矿太阳能电池、非晶硅/微晶硅叠层太阳能电池以及非晶硅/有机聚合物杂化多结太阳能电池转换效率的世界记录。在Science, Nature Communications, Nature Nanotechnology, Nature Energy, Advanced Materials, Nano Letters, JACS, Progress in Photovoltaics 等刊物发表论文60余篇，引用3900余次。目前主要研究方向为半导体光电材料与器件、钙钛矿太阳能电池及其高效多结光伏器件的材料开发与器件设计。
这里简单介绍一下Sargent教授，现任多伦多大学副校长、加拿大皇家科学院院士、加拿大工程院院士、加拿大科技部纳米技术分部主席，Edward H.Sargent教授是国际光子学和材料学领域著名学者，平均每年有多篇重要成果发表在《Nature》和《Science》等国际顶级期刊，已获引逾20000次。培养的学生如华中科技大学唐江教授，上海科技大学宁志军教授等在相应的领域取得很多重要成果。
所谓名师出高徒，谭老师在多伦多大学期间便在《Science》上发表采用接触钝化法制备高效稳定的平面钙钛矿型太阳能电池，使用氯配体包裹二氧化钛胶体纳米晶（NC）膜以达到接触钝化的目的，减少界面复合并改善低温制备平面太阳能电池界面结合的性能。另外还有多篇成果发表在其他领域内顶级期刊上。2018年3月，谭老师以第十四批青年千人计划的身份加盟南京大学现代工程与应用科学学院。
学生说
“热爱科研，专业知识扎实丰富”，这是本文第一作者，南京大学现工院16级硕博生林仁兴对老师的评价。
科研中，谭老师是个很专业，认真严谨，亲力亲为的导师。谭老师在叠层电池隧穿结构建中提供了很有效的解决方案，让我们在短时间内就解决了隧穿复合的问题。每次在我们送电池到第三方机构认证的时候，谭老师也总是和我们一起测试分析，甚至通宵直至认证样品寄出。
学生论文三天接受！
科研上的Idea就像新闻一样具有时效性，一旦动作慢了就会失去在此领域的主导地位。因此2018年初，谭老师便开始着手成立能源光电材料与器件课题组，对于国内高校来说，目前正在仿照国外高校实行这种教授独立制度，前期肯定会遇到相当多的困难，最大的困难就是人手不够。对于刚回国的新老师，如何才能招收研究生或者助理，以及实验室的建设规划都是自己要处理的难题，因此从去年到今年，谭海仁教授必然是突破了各个困难才实现实验室的高效运行。
在前期阶段，谭海仁教授很多成果都是以合作者的身份出现，而2019年8月，谭教授课题组研一学生便在知名期刊《ScienceBulletin》上发表相关论文，值得注意的是该论文从投稿到接受仅耗时三天，再次验证名师出高徒这句话。而更多的后续的成果便会像雨后春笋般在他们团队的共同努力下产生。
为了加深大家对谭老师研究领域的理解，在此介绍一下太阳能电池的背景。它是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。它只要被满足一定照度条件的光照到，瞬间就可输出电压及在有回路的情况下产生电流，是实现太阳能到电能直接转换的装置。如今，从第一代的硅太阳能电池到第二代薄膜太阳能电池，由于不同程度的缺点，从而衍生第三代钙钛矿型太阳能电池（Perovskite Solar Cells）（高效薄膜技术），它是利用钙钛矿型的有机无机杂化金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，也称作新概念太阳能电池，但是目前它的稳定性和大面积的效率是制约其实际应用的主要因素。国内如上海交通大学、华中科技大学和北京大学等，国外如加州大学洛杉矶分校、斯坦福大学和日本冲绳大学等很多团队都在积极寻找新方式，因此在实现超高稳定和转换效率的这场马拉松比赛中，任何一支队伍都将不会懈怠，都将积极向前，不断突破，将为科学知识向产业应用转化而努力。
南京大学前期在钙钛矿领域没有太多研究，但是在重新布局此领域之后，相信在南京大学的平台支持下，谭海仁教授及团队也将推动学校在此领域占有一席之地。谭老师团队身负任重道远的责任感，因此最后为谭老师团队（课题组主页：tanlab.org.cn *）打一个广告，他们团队以招收确实想做学术做科研的学生为准，以推免直博生或硕博连读为主，因为只有经过长时间训练，才能把握整个领域。而个人觉得如果仅仅是混文凭的学生，读研是完全没有必要的。
*该网站为谭教授课题组新申请国内域名，估计很快可以审核备案，目前还不能打开。
閱讀更多 學術橋 的文章
