南开大学化学学院高分子化学与物理刘永胜

chao500

刘永胜，南开大学化学学院教授。2009年获得南开大学博士学位。主要研究方向：1. 柔性电子与光电器件；2. 有机/聚合物光电材料与器件；3. 有机-无机杂化光电材料与器件；4. 钙钛矿太阳能电池；5. 纳米材料在新能源中的应用；6. 能源存储与转化。


姓　　名        刘永胜        
性　　别        男
出生年月        1978-10        
籍　　贯        山西省怀仁县
学　　历        博士        
毕业院校        南开大学
职　　称        研究员        
系所单位        高分子化学研究所
通讯地址        天津市卫津路94号 南开大学蒙民伟楼405室
电子邮件        liuys@nankai.edu.cn
课题组网站        https://www.researchgate.net/profile/Yongsheng_Liu2

欢迎报考本组博士和硕士研究生，欢迎加入本组做博士后研究，博士后待遇优厚。要求：
1. 具有扎实的有机化学，高分子化学与物理，材料学，器件物理，或光电子学等专业知识背景；
2. 思维活跃、善于思考、吃苦耐劳，有团队精神。
教育及科研经历        
2009 南开大学化学学院 功能高分子材料教育部重点实验室 博士
2009-2011 南开大学物理科学学院 博士后
2011-2015 美国加州大学洛杉矶分校 材料科学与工程系 博士后
2015-2016 美国加州大学洛杉矶分校 材料科学与工程系 先后任Staff Research Associate 和 Assistant Researcher
2016至今 南开大学化学学院 高分子化学研究所 研究员 博士生导师



科研成果与代表作        
近年来，发表论文40多篇，累计引用次数10000余次，H因子34 (https://scholar.google.com/citations?user=DzaLuT0AAAAJ&hl=en)。6篇第一作者论文被评为ESI高被引论文，1篇第一作者论文被评为ESI热门论文。申请美国专利1项，授权美国专利1项，授权中国专利3项。
1. Shiqi Dong, Yongsheng Liu*, Ziruo Hong, En-Ping Yao, Pengyu Sun, Lei Meng, Yuze Lin, Jinsong Huang, Gang Li, and Yang Yang*. Unraveling the High Open Circuit Voltage and High Performance of Integrated Perovskite/Organic Bulk-Heterojunction Solar Cells. Nano Lett., 2017, 17, 5140-5147.
2. Yongsheng Liu, Ziruo Hong, Qi Chen, Huajun Chen, Wei-Hsuan Chang，Yang (Michael) Yang, Tze-Bin Song, Yang Yang. Perovskite Solar Cells Employing Dopant-Free Organic Hole Transport Materials with Tunable Energy Levels. Adv. Mater., 2016, 28, 440-446.
3. Letian Dou#, Yongsheng Liu#, Ziruo Hong, Gang Li, Yang Yang. Low-Bandgap Near-IR Conjugated Polymers/Molecules for Organic Electronics. Chemical Reviews, 2015, 115, 12633-12665. (Equal contribution as the first authors)
4. Yongsheng Liu, Qi Chen, Hsin-Sheng Duan, Huanping Zhou, Yang (Michael) Yang, Huajun Chen, Song Luo, Tze-Bin Song, Letian Dou, Ziruo Hong and Yang Yang. Dopant-Free Organic Hole Transport Material for Efficient Planar Heterojunction Perovskite Solar Cells. J. Mater. Chem. A, 2015, 3, 11940-11947.
5. Yongsheng Liu, Ziruo Hong, Qi Chen, Weihsuan Chang, Huanping Zhou, Tze-Bin Song, Eric Young, Yang (Michael) Yang, Jingbi You, Gang Li and Yang Yang. Integrated Perovskite/Bulk-Heterojunction toward Efficient Solar Cells. Nano Lett. 2015, 15, 662.
6. Yongsheng Liu, Chun-Chao Chen, Ziruo Hong, Jing Gao, Yang (Michael) Yang, Huanping Zhou, Letian Dou, Gang Li & Yang Yang. Solution-processed small-molecule solar cells: breaking the 10% power conversion efficiency. Sci. Rep. 2013, 3, 3356.(SCI他引356次)
7. Yongsheng Liu, Yang (Michael) Yang, Chun-Chao Chen, Qi Chen, Letian Dou, Ziruo Hong, Gang Li and Yang Yang. Solution Processed Small Molecules Using Different Electron Linkers for High Performance Solar Cells. Adv. Mater., 2013, 25, 4657-4662.
8. Yongsheng Liu, Xiangjian Wan, Fei Wang, Jiaoyan Zhou, Guankui Long, Jianguo Tian, Yongsheng Chen. High Performance Solar Cells using a Solution Processed Small Molecule Containing Benzodithiophene Unit. Adv. Mater., 2011, 23, 5387-5391.
9. Yongsheng Liu, Xiangjian Wan, Fei Wang, Jiaoyan Zhou, Guankui Long, Jianguo Tian, Jingbi You, Yang Yang, and Yongsheng Chen. Spin-coated Small Molecules for High Performance Solar Cells. Adv. Energy Mater., 2011, 1, 771-775.
人才培养        博士与硕士招生学科：
高分子化学与物理
欢迎报考本组博士和硕士研究生，欢迎加入本组做博士后研究。要求：
1. 具有扎实的有机化学，高分子化学与物理，材料学，器件物理，或光电子学等专业知识背景；
2. 思维活跃、善于思考、吃苦耐劳，有团队精神。
欢迎勤奋、踏实、有激情、有梦想的同学加入我们课题组！

huanggua

钙钛矿太阳能电池的性能以惊人的速度增长，经美国国家可再生能源实验室（NREL）认证的光电转换效率已经达到25.2%，可与许多成熟的光伏技术相媲美，钙钛矿成为极具潜力的新一代光伏材料。然而，三维有机-无机杂化钙钛矿的不稳定性成为限制其商业化应用的主要瓶颈。相较于传统的三维有机-无机杂化钙钛矿，二维有机-无机杂化钙钛矿具有较好的稳定性，是解决钙钛矿稳定性问题的重要方法。但是大尺寸有机阳离子的引入，使得材料的载流子传输受限，导致二维有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池的光电转换效率较低，限制了其进一步发展。而且关于二维钙钛矿中激子迁移和分离的机制仍然是一个有争议的问题。因此，探索开发更高效的二维钙钛矿材料以及深刻理解电荷载流子的分离和传输机制对于进一步提高二维钙钛矿太阳能电池的性能以及其日后商业化具有重要意义。

近日，我院刘永胜教授团队开发了两种多环芳香族胺间隔阳离子，即1-萘甲胺阳离子（NpMA）和9-蒽甲胺阳离子（AnMA），制备了高效率且高稳定性的太阳能电池器件。研究发现在钙钛矿薄膜中，不同的层状二维相和三维相共存。通过核磁共振氢谱分析，研究人员证实了有机间隔阳离子与无机层之间存在强氢键相互作用。通过对钙钛矿中的相分布和晶体取向的研究有助于深刻理解多环芳香族胺（NpMA和AnMA）对二维钙钛矿太阳能电池性能的影响。研究人员通过使用高分辨率透射电子显微镜和超快速瞬态吸收光谱来研究二维钙钛矿的相分布和电荷载流子动力学，二维相和三维相之间的超快激子迁移过程可以实现有效的激子分离，电荷传输和收集。经过优化，基于NpMA-Pb的器件能量转换效率高达17.25％，是迄今为止报道的二维 RP钙钛矿太阳能电池(n < 5)的最高效率之一；获得1.24 V的高开路电压，是目前基于PEDOT：PSS的反式二维钙钛矿太阳能电池的最高值。基于AnMA-Pb的器件能量转换效率为14.47%。此外，由于多环芳香族胺间隔阳离子的优异疏水性以及有机间隔基阳离子（NpMA和AnMA）与无机层之间的强氢键相互作用，与三维钙钛矿太阳能电池相比，二维RP 钙钛矿太阳能电池显示出显著增强的稳定性。相关成果近期以“Phase Distribution and Carrier Dynamics in Multiple-Ring Aromatic Spacers-Based Two-Dimensional Ruddlesden-Popper Perovskite Solar Cells”发表在国际著名期刊ACS Nano上。
本文开发了两种用于二维RP钙钛矿太阳能电池的多环芳香族胺间隔阳离子(NpMA和AnMA)，并制备了高效稳定的钙钛矿太阳能电池。由于二维相和三维相之间的超快激子迁移过程，基于(NpMA)2(MA)n-1PbnI3n+1（n=4）的器件显示出1.24 V的高开路电压，能量转换效率高达17.25％；基于(AnMA)2(MA)n-1PbnI3n+1（n=4）的器件能量转换效率为14.47%。同时，与三维钙钛矿太阳能电池相比，二维RP 钙钛矿太阳能电池显示出显著增强的稳定性。该研究有助于深入理解二维RP钙钛矿太阳能电池的工作机制，并为进一步提高钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性提供有效的途径。
文献链接：
Phase Distribution and Carrier Dynamics in Multiple-Ring Aromatic Spacers-Based Two-Dimensional Ruddlesden-Popper Perovskite Solar Cells （ACS Nano, 2020, https://doi. org/10.1021/acsnano.0c00875）

mifeng

南开大学的刘永胜教授团队报道了一种基于噻吩的离子间隔基材料-2, 5-噻吩二甲基铵碘化物（ThDMAI），并应用于2D DJ钙钛矿中。在高质量的2D DJ钙钛矿(ThDMA)MAn-1PbnI3n+1（前体溶液中 n=5）中，通过使用DMF/DMSO（v:v，9:1）混合溶剂，“一步法”实现了具有改善的结晶度、较好的垂直取向和更长的空间分辨的载流子寿命。经过优化后，该器件显示出高达15.75％的能量转换效率（PCE），是目前基于芳香族间隔基的2D DJ 钙钛矿太阳能电池的最高记录。此外，未封装的2D DJ钙钛矿设备在N2中存储1655小时后，仍旧保持了95%以上的初始效率。更重要的是，对比3D DJ 钙钛矿器件，其2D DJ钙钛矿器件的持续光照稳定性和热稳定性（T=80 oC）都得到了显著的改善。总之，这些研究结果表明，通过开发基于噻吩的芳香族间隔基以及器件工程，可以实现高效且稳定的2D DJ 钙钛矿太阳能电池。研究成果以题为“Thiophene-based Two-Dimensional Dion-Jacobson Perovskite Solar Cells with over 15% Efficiency”发表在著名期刊J. Am. Chem. Soc.上。