近年来，随着环境和能源问题的日益加剧，太阳能以其清洁、可再生的优势引起了科研界和产业界的广泛关注。其中，钙钛矿太阳能电池作为下一代光伏中的新宠，具有易制备、低成本和高效率等特点。短短几年之内发展迅猛，目前最高认证光电转换效率已达22.1%。一般来说，制备钙钛矿活性层最为常见的铅源材料是卤化铅。最近有研究表明，醋酸铅作为较具潜力的传统卤化铅的替代物，价格更为低廉。无需复杂的反溶剂法，只需短暂低温退火即可得到超平整致密的钙钛矿薄膜。这样简单的制备工艺显示出了它的优越性。然而迄今为止，基于醋酸铅前驱体的钙钛矿太阳能电池相比较于其它已经报道的基于传统卤化铅前驱体的平面结钙钛矿太阳能电池在转换效率方面稍显不足。

项目成果/简介:《先进高折射高色散透明陶瓷的研发与产业化》，现阶段成熟产品为：微晶/多晶蓝宝石陶瓷材料，主要用于高档珠宝和饰品行业，其基本特点包括折射率n≥1.76，硬度≥9，半透明或微透明，外观色泽类似翡翠和玉，可耐1200℃高温而无损。在天然翡翠等玉石资源日趋枯竭，价格不断上扬的背景下，这种以蓝宝石材料为基通过高温工艺制备而成的新型珠宝材料具有广泛的市场前景。 透明陶瓷是现代无机材料发展的最前沿领域，通常用于激光光学、发光材料等方面，如何将原本不透明的陶瓷透明化，是技术难点，目前国外尚未有将透明陶瓷反向微透明化用作珠宝饰品行业的报道，原因在于只有东方才有独特的朦胧审美观和玉文化，因此本项目处于较为领先的阶段。应用范围:产品已经可以量产销售，期望能有VC或PE等产业化资金介入，实现股权融资。期望投资金额在3000万人民币左右。项目阶段:批量生产效益分析:本项目的技术难点和亮点在于，如何将完全透明的单晶蓝宝石转变为微晶/多晶蓝宝石材料，形成似透非透的类似于翡翠和玉的半透明效果，同时大幅度降低单位重量成本，本项目通过特殊的高温工艺实现了这一点，并通过各种添加元素实现了材料的彩色化。目前项目技术已经成熟，可以直接进入量产销售阶段。

《先进高折射高色散透明陶瓷的研发与产业化》，现阶段成熟产品为：微晶/多晶蓝宝石陶瓷材料，主要用于高档珠宝和饰品行业，其基本特点包括折射率n≥1.76，硬度≥9，半透明或微透明，外观色泽类似翡翠和玉，可耐1200℃高温而无损。在天然翡翠等玉石资源日趋枯竭，价格不断上扬的背景下，这种以蓝宝石材料为基通过高温工艺制备而成的新型珠宝材料具有广泛的市场前景。 透明陶瓷是现代无机材料发展的最前沿领域，通常用于激光光学、发光材料等方面，如何将原本不透明的陶瓷透明化，是技术难点，目前国外尚未有将透明陶瓷反向微透明化用作珠宝饰品行业的报道，原因在于只有东方才有独特的朦胧审美观和玉文化，因此本项目处于较为领先的阶段。

本发明涉及一种铌酸钠钾基无铅压电陶瓷-聚合物压电复合材料及其制备方法。该 方法按化学通式(1-x)(LiaNabK1-a-b)(Nb1-cSbc)O3-xABO3-yM组分配料，以分析纯无水碳酸 盐或氧化物为原料，用传统陶瓷制备工艺制得陶瓷粉末；将陶瓷粉末与聚偏氟乙烯按体 积比10∶90至95∶5比例混合球磨；烘干后超声震荡10～100分钟，将混合粉料经压片机冷 压成型，再用马弗炉加温处理，最后在其表面溅射金电极，经80～130℃硅油浴极化10～ 120分钟，即制得铌酸钠钾基无铅压电陶瓷-聚合物压电复合材料。该压电复合材料为纯 钙钛矿晶相，无杂相，说明两者得到了很好固溶；且具有良好的压电与介电性能。

Cs2AgBiBr6等双钙钛矿由于无毒、稳定性好等优势，已成为钙钛矿研究领域的热点方向。然而，由于Cs2AgBiBr6具有较大的带隙（2.2 eV），其在光电器件中的应用受到了限制，实现Cs2AgBiBr6带隙的可控调节是双钙钛矿高压研究的一个难点。该研究工作利用金刚石对顶砧（DAC），通过高压下的原位拉曼光谱、紫外可见吸收光谱、X射线衍射来表征Cs2AgBiBr6结构及性质随压力的变化。研究发现Cs2AgBiBr6在3 GPa压力时会由面心立方转变成四方相，导致晶体中AgBr6和BiBr6正八面体的倾斜扭曲，减少了电子轨道的重合，使得四方相的Cs2AgBiBr6的带隙逐渐增大。继续升高压力至6.5 GPa，Cs2AgBiBr6晶体呈现非晶化趋势，带隙逐渐减小至1.7 eV。卸压至常压后，材料中残留的非晶结构部分保留了高压下的性质，使无铅钙钛矿Cs2AgBiBr6常压下的带隙减小8.2%。该工作对于探索双钙钛矿结构-性质间的关系，以及高压下性质的可控调节具有重要的研究意义。

本发明公开了一种半透明钙钛矿太阳能电池及其制备方法，钙 钛矿太阳能电池包括透明导电基板 a、无机电子传输层、光捕获层、无 机空穴传输层和透明导电基板 b，其中光捕获层由 DXZ3 型钙钛矿材 料 形 成 ， D 选 自 Cs⁺ 、 CH3NH3⁺ 、 CH(NH2)2⁺ 或 其 混 合 物 ， X 选 自 P

本发明涉及一种铌酸钠钾基无铅压电陶瓷-聚乙烯醇(PVA)压电复合材料及其制备 方法。该方法按通式(1-x)(LiaNabK1-a-b)(Nb1-cSbc)O3-xABO3-yM组分配料，以分析纯无水 碳酸盐或氧化物为原料，用传统陶瓷制备工艺制得陶瓷粉末；将陶瓷粉末与聚乙烯醇按 体积比5/90～95/5的比例配成混合粉料后加入去离子水，再加热使PVA溶解；然后超声分 散，将混合粉料烘干后经压片机冷压成型，再用马弗炉加温处理，最后在其表面溅射金 属电极，经硅油浴极化，即制得铌酸钠钾基无铅压电陶瓷-聚乙烯醇压电复合材料。该 压电复合材料为纯钙钛矿晶相，无杂相；且具有良好的压电性能与介电性能。

比传统铅酸蓄电池具有更高的比功率、更长的使用寿命，比电容器具有更高的比能量。在特定的放电深度范围内，充放电功率可提高50%，循环寿命比普通铅酸蓄电池延长3倍以上。同时比电容器与电池的外并方式简化了外电路，大大降低了生产费用。由于铅碳电池负极中加入过高的碳材料，导致充电时负极过早析出氢气；同时，碳材料超级电容的放电区间与铅负极的放电区间并不一致，这是制约铅碳电池发展的关键问题,也是铅碳电池发展的瓶颈问题，只有解决好这个问题，铅碳电池才能更加快速地发展。本项目的研究对于发展新能源汽车产业，以及电能源储存领域具有重要意义。同时，铅碳电池的生产可以减少铅的使用量、增加铅酸蓄电池的使用寿命，对于解决我国传统铅酸蓄电池企业环境问题具有积极意义。项目组制作的样品电池通过多种方式的性能检测。其中以日本启停电池标准（SBA S0101）进行测试的12V9Ah铅碳电池的循环寿命超过30万次，比普通铅酸蓄电池高出5倍以上。按照欧洲EUCAR标准测试，循环寿命可达7万次，达到第4批普通电池寿命的4.3倍。

近日，天津大学赵广久教授团队在钙钛矿材料的激发态化学机制研究方面取得突破性进展。相关研究成果发表在《Chemical Engineering Journal》（IF: 10.65）上。该团队首次合成了一种新型非铅双钙钛矿材料，并调控晶格畸变，调控了激发态载流子动力学，从而显著促进了光致发光量子产率的提升，对进一步的材料开发和应用有很强的指导意义。 研究背景 在过去的十年中，关于钙钛矿材料的开发和应用一直在光伏电池和发光领域得到了极大的发展。钙钛矿纳米晶体的与其块状材料相比，具有许多优势，例如钙钛矿纳米晶具有高的光致发光量子产率，颜色可调，同时易于大规模制备柔性器件。因此，卤化钙钛矿纳米晶体已成为研究人员的重要研究对象。 不幸的是，铅的毒性限制了卤化铅的进一步应用钙钛矿纳米晶体。最近报道了一些无铅钙钛矿纳米晶体的合成，但是其很难构造3D的钙钛矿结构，导致性能不佳。铅基钙钛矿的出色光学性能NC由独特的3D钙钛矿结构和ns2电子轨道，使其具有优异的电荷载流子行为。同时，几种双钙钛矿纳米晶体 3D结构取得了一些进展。但是有两个问题仍然存在。一种是开发更新颖的双纳米晶体来配合设备的应用；另一种是使用高精度光谱探索更深层次的激发态动力学。因此，更有效的合成技术改造和更深刻的载流子动力学研究是目前最有效的方法，这可提高无铅钙钛矿纳米晶体的应用前景。 研究基础 在前期的研究中，团队在钙钛矿光电材料设计与机理研究方面取得了一系列的原创性成果。前期我们团队通过离子掺杂诱导相转变，从非活性相转变为活性相，使得发光效率得到大幅度提高 (Angew. Chemie. Int. Ed. 2019, 58, 11642.) ; 在认识到晶型对发光调控的重要影响后，我们进一步地通过离子掺杂控制晶格变形程度进而调控发光峰的宽度，可以在实现高发光效率的同时随意控制发光峰宽度的窄化和拓宽(Chem. Eng. J. 2020, 125367; J. Lumin. 2020, 117045; 2D Mater. 2020, 7, 031008.)；最后我们为了开发多手段实现构象调控，我们通过引入不同的左右旋手性基团，从而实现手性的传递和放大(J. Mater. Chem. C. 2020, 8, 5673. Phys. Chem. Chem. Phys. 2020, 22, 17299.)。 研究进展 在这项工作中，赵广久团队创新地开发了高效光致发光钠铋双钙钛矿Cs2NaBiX6（X = Cl，Br）纳米晶体。该团队通过离子掺杂控制晶格畸变，促进自陷态激子的捕获，实现了超快的热载流子弛豫；同时，DFT理论计算分析表明离子掺杂后的晶体的能带结构从间接带隙转变为直接带隙，促进了电子空穴的辐射复合；此外离子掺杂也降低了晶体的体相缺陷，减少了缺陷产生的非辐射复合。以上三者的贡献综合作用从而大幅度促进了光致发光产率的提升，结果离子掺杂后的双钙钛矿Cs2NaBiCl6 NCs可显示约16％的明亮宽带光致发光PLQY，高于迄今为止报告的单组分钙钛矿发光材料（2-10％）。我们的研究为未来的新材料的开发和应用提供了指导。

项目成果/简介:近日，天津大学赵广久教授团队在钙钛矿材料的激发态化学机制研究方面取得突破性进展。相关研究成果发表在《Chemical Engineering Journal》（IF: 10.65）上。该团队首次合成了一种新型非铅双钙钛矿材料，并调控晶格畸变，调控了激发态载流子动力学，从而显著促进了光致发光量子产率的提升，对进一步的材料开发和应用有很强的指导意义。 研究背景 在过去的十年中，关于钙钛矿材料的开发和应用一直在光伏电池和发光领域得到了极大的发展。钙钛矿纳米晶体的与其块状材料相比，具有许多优势，例如钙钛矿纳米晶具有高的光致发光量子产率，颜色可调，同时易于大规模制备柔性器件。因此，卤化钙钛矿纳米晶体已成为研究人员的重要研究对象。 不幸的是，铅的毒性限制了卤化铅的进一步应用钙钛矿纳米晶体。最近报道了一些无铅钙钛矿纳米晶体的合成，但是其很难构造3D的钙钛矿结构，导致性能不佳。铅基钙钛矿的出色光学性能NC由独特的3D钙钛矿结构和ns2电子轨道，使其具有优异的电荷载流子行为。同时，几种双钙钛矿纳米晶体 3D结构取得了一些进展。但是有两个问题仍然存在。一种是开发更新颖的双纳米晶体来配合设备的应用；另一种是使用高精度光谱探索更深层次的激发态动力学。因此，更有效的合成技术改造和更深刻的载流子动力学研究是目前最有效的方法，这可提高无铅钙钛矿纳米晶体的应用前景。 研究基础 在前期的研究中，团队在钙钛矿光电材料设计与机理研究方面取得了一系列的原创性成果。前期我们团队通过离子掺杂诱导相转变，从非活性相转变为活性相，使得发光效率得到大幅度提高 (Angew. Chemie. Int. Ed. 2019, 58, 11642.) ; 在认识到晶型对发光调控的重要影响后，我们进一步地通过离子掺杂控制晶格变形程度进而调控发光峰的宽度，可以在实现高发光效率的同时随意控制发光峰宽度的窄化和拓宽(Chem. Eng. J. 2020, 125367; J. Lumin. 2020, 117045; 2D Mater. 2020, 7, 031008.)；最后我们为了开发多手段实现构象调控，我们通过引入不同的左右旋手性基团，从而实现手性的传递和放大(J. Mater. Chem. C. 2020, 8, 5673. Phys. Chem. Chem. Phys. 2020, 22, 17299.)。 研究进展 在这项工作中，赵广久团队创新地开发了高效光致发光钠铋双钙钛矿Cs2NaBiX6（X = Cl，Br）纳米晶体。该团队通过离子掺杂控制晶格畸变，促进自陷态激子的捕获，实现了超快的热载流子弛豫；同时，DFT理论计算分析表明离子掺杂后的晶体的能带结构从间接带隙转变为直接带隙，促进了电子空穴的辐射复合；此外离子掺杂也降低了晶体的体相缺陷，减少了缺陷产生的非辐射复合。以上三者的贡献综合作用从而大幅度促进了光致发光产率的提升，结果离子掺杂后的双钙钛矿Cs2NaBiCl6 NCs可显示约16％的明亮宽带光致发光PLQY，高于迄今为止报告的单组分钙钛矿发光材料（2-10％）。我们的研究为未来的新材料的开发和应用提供了指导。