南昌大学化学学院陈义旺

wangshibu

陈义旺，南昌大学化学学院教授，博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者(2014)，入选国家“万人计划”科技创新领军人才(2016)，国家百千万人才工程(2017)，国家中青年科技创新领军人才(2014)，教育部新世纪优秀人才计划(2006)，江西省突出贡献人才(2013)，江西省赣鄱英才555工程(2011)，德国洪堡奖学金获得者(1999)，享受国务院特殊津贴(2007)。1988-1992年江西师范大学获学士学位，1992-1995年江西师范大学获硕士学位，1996-1999年北京大学获博士学位，1999-2003年德国美茵兹大学和马尔堡大学进行博士后研究，2003-2004年新加坡国立大学化工系Research Fellow。现任南昌大学化学学院院长，南昌大学高分子及能源化学研究院院长，中国化学会理事，中国化学会高分子学科委员会委员。主持和完成国家自然科学基金重点项目/杰出青年基金项目/中德国际合作项目/面上项目9项、科技部重点基础研究发展计划973前期研究专项等项目。以第一作者或通讯作者在J. Am. Chem. Soc.; Angew. Chem. Int. Ed.; Adv. Mater.; Adv. Funct. Mater.等国际期刊发表学术论文400多篇，其中SCI收录300余篇；获授权发明专利20项。获江西省自然科学二等奖3项(第1完成人2项和第4完成人1项)和江西省技术发明三等奖1项(第1完成人)以及江西省教学成果二等奖2项(第1完成人)，第六届中国侨界贡献奖(2016)，获全国宝钢优秀教师奖(2012)。

姓名 陈义旺
性别 男
职称 教授
学位 博士
专业 高分子化学与物理
电子邮箱 ywchen@ncu.edu.cn
研究方向 功能高分子
教育工作经历 1988-1992年江西师范大学本科学历，1992-1995年江西师范大学硕士研究生，1996-1999年北京大学博士研究生。1999-2000年德国美茵兹大学博士后，2000-2003年德国马尔堡大学博士后，2003-2004年新加坡国立大学Research Fellow。

获奖情况

德国洪堡基金会长期合作计划获得者，2001年6月至2003年5月  

纳米复合界面调控及其在聚合物光伏电池应用获江西省自然科学二等奖，2012年度（第一）  

聚合物光折变材料项目获中国高校科学技术二等奖，2001年度

2016年国家“万人计划”科技创新领军人才  

2010年国务院特殊津贴  

2013年江西省突殊贡献人才

2007年江西省主要学科学术和技术带头人  

2005年江西省中青年学科带头人霍英东教育基金会第十届高等院校青年教师基金获得者
代表性论文及专利
影响因子大于10论文：

• 1)     Ting Hu, Tim Becker, Neda Pourdavoud, Jie Zhao, Tobias Gahlmann, Zengqi Huang, Baochang Cheng,Yiwang Chen*, and Thomas Riedl*, Indium-Free Perovskite Solar Cells Enabled by Impermeable Tin-Oxide Electron Extraction Layers, Adv. Mater. 29 (27), 1606656 (1-9) (2017). (Communication). Frontispiece.
• 2)     Liqiang Huang, Lie Chen, Pengru Huang, Feiyan Wu, Licheng Tan, Shuqin Xiao, Wei Zhong, Lixian Sun,Yiwang Chen*, Triple Dipole Effect from Self-assembled Small-molecules for High Performance Organic Photovoltaics, Adv. Mater. 28 (24), 4852-4860 (2016).
• 3)     Kai Yuan, Yazhou Xu, Johannes Uihlein, Gunther Brunklaus, Lei Shi, Ralf Heiderhoff, Mingming Que, Michael Forster, Thomas Chassé, Thomas Pichler, Thomas Riedl, Yiwang Chen*, Ullrich Scherf*, Straightforward Generation of Pillared, Microporous Graphene Frameworks for Use in Supercapacitors, Adv. Mater. 27 (42), 6714-6721 (2015).
• 4)     Zengqi Huang, Xiaotian Hu, Cong Liu, Licheng Tan*, Yiwang Chen*, Nucleation and Crystallization Control by Polyurethane for Enhancing Bendability of Perovskite Solar Cells with Excellent Device Performance, Adv. Funct. Mater. DOI: 10.1002/adfm.201703061 (2017).
• 5)     Wei Zhong, Lie Chen, Shuqin Xiao, Liqiang Huang, Yiwang Chen*, A Versatile Buffer Layer for Polymer Solar Cells: Rendering Surface Potential by Regulating Dipole, Adv. Funct. Mater. 25 (21), 3164-3171 (2015).
• 6)     Lie Chen, Chen Xie, Yiwang Chen*, Optimization of the Power Conversion Efficiency of Room Temperature-Fabricated Polymer Solar Cells Utilizing Solution Processed Tungsten Oxide and Conjugated Polyelectrolyte as Electrode Interlayer, Adv. Funct. Mater. 24 (25), 3986-3995 (2014).
• 7)     Kai Yao, Michael Salvador, Chu-Chen Chueh, Xu-Kai Xin, Yun-Xiang Xu, Dane W. deQuilettes, Ting Hu,Yiwang Chen*, David S. Ginger*, Alex K.-Y. Jen*, A General Route to Enhance Polymer Solar Cell Performance using Plasmonic Nanoprisms, Adv. Energy Mater. 4 (9), 1400206 (1-7) (2014).
• 8)     Xunfan Liao, Lin Zhang, Lie Chen*, Xiaotian Hu, Qingyun Ai, Wei Ma* and Yiwang Chen*, Room Temperature Processed Polymers for High-Efficient Polymer Solar Cells with Power Conversion Efficiency over 9%, Nano Energy 37, 32-39 (2017).
• 9)     Lie Chen, Yun Tan, Xiangfu Liu, Yiwang Chen*, Counterion Induced Facile Self-doping and Tunable Interfacial Dipoles of Small Molecular Electrolytes for Efficient Polymer Solar Cells, Nano Energy 27, 492-498 (2016).
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fudaoyuan

半全氟烷基修饰的可溶萘酰亚胺类共轭聚合物的合成及表征
李超 , 袁忠义 , , 张有地 , 蔡春生 , 胡昱 , 陈义旺 ,
南昌大学化学学院　南昌 330031
通讯作者: 袁忠义陈义旺,yuan@ncu.edu.cn;ywchen@ncu.edu.cn
基金项目: 国家自然科学基金(基金号 21562031，21602150)、江西省自然科学基金(基金号 20161BAB213064，20171ACB21012，20142BAB213005)，南昌大学研究生创新专项资金(项目号 cx2016050)资助


摘要: 开发了一种高效合成关键中间体二溴萘四甲酸酐的方法. 在萘酰亚胺的N端同时引入不同类型和比例的烷基和全氟烷基(半全氟烷基)，通过多步反应合成6个具有供体-受体结构可溶液加工的共轭聚合物，并对目标聚合物化学结构、光学、电化学、热稳定性、接触角、自组装性质进行研究. 结果表明，合适的烷基和全氟烷基的比例是保证这类可溶聚合物合成的关键. 随着供体单元的供电子能力的增加，这些受体材料的吸收发生红移，吸收范围逐渐变宽；LUMO能级低至−3.90 eV，表明它们具有较强的电子接受能力；这些聚合物的分解温度都在370 °C以上，表现出良好的热稳定性；聚合物P5能够自组装成纤维状；空间电荷限制电流(SCLC)测试表明，这些聚合物是典型的电子传输材料.

可溶萘酰亚胺类共轭聚合物

huachuan

2018国家自然科学基金重点项目-有机太阳能电池耐弯折界面层
批准号        51833004        学科分类        光电磁信息功能材料 ( E030901 )
负责人        陈义旺        职称                单位名称        南昌大学
资助金额        301万元        项目类别        重点项目        起止年月        2019年01月01日 至 2023年12月31日

nifan

题    目：“碳基杂化材料构筑及其储能器件”
报告人：陈义旺  教授/博导（国家杰青、国家万人计划领军人才、南昌大学化学学院院长）
地    点：湖南大学工程实验大楼244、240多媒体报告厅
时    间：2018年10月29日（周一）上午9:30-10:30
主持人：胡望宇 教授
邀请人：材料科学与工程学院
承办人：材料学院“天马材料研究论坛”日常工作小组


报告人简介：
陈义旺，南昌大学化学学院教授，博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者(2014)，入选国家“万人计划”科技创新领军人才(2016)，国家百千万人才工程(2017)，国家中青年科技创新领军人才(2014)，教育部新世纪优秀人才计划(2006)，江西省突出贡献人才(2013)，江西省赣鄱英才555工程(2011)，德国洪堡奖学金获得者(1999)，享受国务院特殊津贴(2007)。1988-1992年江西师范大学获学士学位，1992-1995年江西师范大学获硕士学位，1996-1999年北京大学获博士学位，1999-2003年德国美茵兹大学和马尔堡大学进行博士后研究，2003-2004年新加坡国立大学化工系Research Fellow。现任南昌大学化学学院院长，南昌大学高分子及能源化学研究院院长，中国化学会理事，中国化学会高分子学科委员会委员。主持和完成国家自然科学基金重点项目/杰出青年基金项目/中德国际合作项目/面上项目9项、科技部重点基础研究发展计划973前期研究专项等项目。以第一作者或通讯作者在J. Am. Chem. Soc.; Angew. Chem. Int. Ed.; Adv. Mater.; Adv. Funct. Mater.等国际期刊发表学术论文400多篇，其中SCI收录300余篇；获授权发明专利20项。获江西省自然科学二等奖3项(第1完成人2项和第4完成人1项)和江西省技术发明三等奖1项(第1完成人)以及江西省教学成果二等奖2项(第1完成人)，第六届中国侨界贡献奖(2016)，获全国宝钢优秀教师奖(2012)。

xiaoshanxiao

2018年9月14日上午，应甘肃省生物电化学与环境分析重点实验室，甘肃省电化学技术与纳米器件工程实验室邀请，南昌大学陈义旺教授来西北师范大学进行学术交流，并作了题为《新型太阳能电池共聚单元构筑及界面工程》的学术报告。化学化工学院教师、研究生参加了报告会。报告会由甘肃省生物电化学与环境分析重点实验室主任卢小泉教授主持。


报告中，陈教授介绍了课题组的主要研究方向、主要研究成果以及近两年的研究进展。报告内容围绕聚合物太阳能电池的基本原理、界面层修饰改性、新型透明电极材料的制备以及聚合物太阳能电池大面积制备工艺等科学问题展开。报告为全院师生拓宽了视野。报告结束后，师生与陈教授积极互动，纷纷提出问题。陈教授一一热情解答，为科研工作的开展提供了很好的建议。


陈义旺教授简介：
德国洪堡奖学金获得者，享受国务院特殊津贴，2014年国家杰出青年科学基金获得者，入选2014年国家中青年科技创新领军人才，2006年教育部新世纪优秀人才计划，江西省突殊贡献人才，江西省赣鄱英才555工程。现任南昌大学化学学院院长，南昌大学第五届学术委员会副主任，江西省新能源化学重点实验室主任，中国化学会理事，中国化学会高分子学科委员会委员，江西省化学化工学会副理事长。
主持国家自然科学基金6项、科技部重点基础研究发展计划973前期研究专项、省重大科技招标项目以及江西省重大科技创新专项等项目。以第一作者或通讯作者在Adv. Funct. Mater.; Adv. Energy Mater.; Chem. Mater.; Macromolecules; Chem. Eur. J; J. Phys. Chem. C; Polym. Chem.; J. Mater. Chem.; ACS Appl. Mater. Interfaces等国际期刊发表学术论文270多篇，其中SCI收录200余篇；获授权发明专利11项。

yizhixia

南昌大学陈义旺教授课题组系统评述：无规共聚策略设计聚合物太阳能电池的展望与思考

近年来，有机聚合物太阳能电池获得了快速的发展，引起了全球科研工作者的广泛关注。目前，相比富勒烯聚合物太阳能电池，非富勒烯聚合物单节太阳能电池的能量转换效率(PCE)已经超过14%。广泛研究的有机光伏(OPV)材料包括小分子和聚合物给体以及小分子和聚合物受体，但是，无规共轭聚合物给体和受体的研究相对较少。因此，开展无规共聚物为有机太阳能电池提供了更多可供选择的聚合物给体或者受体，也有利于更大程度提高有机光伏效率。

  有机太阳能电池的PCE与开路电压(Voc)，短路电流密度(Jsc)和填充因子(FF)具有一定的比例关系。通过引入第三组分调节分子吸收及吸收系数、轨道能级，还能够精准地调控分子的结晶性，使得开路电压(Voc)，短路电流密度(Jsc)和填充因子(FF)获得全面的提高。因此，在《高分子学报》2019年第1期发表的专论中南昌大学陈义旺教授课题组系统评述了无规共聚策略精准调控分子结构以及有机光伏性能方面的研究进展。

无规共聚

  近年来，陈义旺教授课题组在精准调控无规共轭聚合物分子结构方面取得较大的进展。基于N2200聚合物构建的无规共聚物受体PNDI-2T-TR，器件效率达到8.13% (Angew.Chem. Int. Ed., 2018, 57, 4580-4584)，是目前无规共聚物受体最高的效率之一，并且相比N2200器件，Voc、Jsc和FF均获得全面的提高。器件参数大幅度提高的主要原因是精准调控无规共聚物的分子结构，改善吸收强度、控制能级和降低分子结晶性，从而获得器件参数的全面提高。在无规共聚物给体方面，在PffBT4T-2OD体系中添加第三组分四氟苯构建的三元聚合物给体PffBT-2TPF4-9/1，来降低分子的强结晶性，并与PC61BM搭配，其最优的器件效率达到9.4% (Nano Energy, 2017, 37, 32–39)，FF达到70%。相比PffBT4T-2OD: PC61BM器件，PffBT-2TPF4-9/1 : PC61BM光伏器件实现室温溶液加工有机太阳能电池，并且达到很好的电荷传输。另外，通过使用非卤溶剂改善分子形貌，促进太阳能效率的提高，他们采用三甲苯作为非卤溶剂，将PffBT-2TPF4-9/1: PC61BM器件效率提高到9.9% (Nano Energy, 2017, 41, 27–34)，并且Voc和FF均获得很好的提高。

  综上，该篇文章系统评述了无规共聚策略精准调控分子结构对紫外吸收及吸收系数、电子轨道能级、溶解性和薄膜形貌以及结晶性的影响。为广大科研工作者在无规共聚物材料的精准调控方面，提供了更为有效的策略。最后，并对该方向的发展提出了前瞻性的期望和愿景。

  相关工作由南昌大学陈义旺教授课题组发表在《高分子学报》专论栏目，文章的第一作者是南昌大学化学学院的张有地博士，南昌大学陈义旺教授为通讯作者(高分子学报. 2019, 50(1): 13-26,

  DOI: doi/10.11777/j.issn1000-3304.2018.18193)。

  链接地址：http://www.gfzxb.org/fileGFZXB/journal/article/gfzxb/newcreate/gfzxb20180193chenyiwang.pdf

huijia

南昌大学陈义旺：12.1％效率，基于氟苯并三唑有机太阳能电池的最高值

基于氟苯并三唑（FTAZ）的共聚物供体是非富勒烯聚合物太阳能电池（PSC）的有前景的材料之一，但由于其不合适的能级和不利的形态而导致相对低的光伏性能。Liao等人合成基于氯化-噻吩基苯并二噻吩（BDT-2Cl）单元和具有不同支链烷基侧链的FTAZ的三种聚合物供体L24，L68和L810。发现将氯（Cl）原子结合到BDT单元中可明显优化分子平面性，能级并改善聚合活性。基于L810的器件获得了12.1％的最佳效率，这是迄今为止基于FTAZ的PSC报告的最高值之一。

氟苯并三唑有机太阳能电池

Liao Z, Xie Y, et al.Fluorobenzotriazole (FTAZ)-Based Polymer Donor Enables Organic Solar Cells Exceeding 12% Efficiency[J]. Advanced Functional Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adfm.201808828

https://doi.org/10.1002/adfm.201808828

laoqiu

南昌大学陈义旺教授、谈利承教授在Adv. Energy Mater.上报道了首次在钙钛矿薄膜中引入氟化的苝四羧酸二酰亚胺(F-PDI) 来提高钙钛矿太阳能电池的光伏性能、水汽稳定性和热稳定性。导电的F-PDI分子充满钙钛矿薄膜的表面和晶界，能通过晶界钝化缺陷和促进电荷传输，因为F-PDI的羰基和非配位的铅之间形成了螯合。F-PDI和钙钛矿薄膜形成多重疏水结构，保护钙钛矿薄膜免受水汽侵蚀。结果，吸收层分别为MAPbI3 和 Cs0.05 (FA0.83MA0.17)0.95 Pb(Br0.17I0.83)3的钙钛矿太阳能电池的最高能量转换效率分别为18.28% 和 19.26%。钙钛矿太阳能电池不仅在湿度50%的环境中暴露30天，保留了超过80%的初始效率，而且在同样湿度的条件下经过24h的100℃加热后，保留了差不多70%的初始效率。

钙钛矿太阳能电池

研究团队首次将F-PDI加入到钙钛矿的晶界和表面，优化了钙钛矿太阳能电池的光伏性能、水汽稳定性和热稳定性。F-PDI和晶界形成化学键，降低了缺陷的密度，促进载流子传输，因此抑制了界面积累和非辐射复合。吸收层为 Cs0.05 (FA0.83MA0.17)0.95 Pb(Br0.17I0.83)3的钙钛矿太阳能电池的最高能量转换效率高达19.26%。重要的是， F-PDI 能阻隔水汽，有益于钙钛矿太阳能电池的湿气稳定性。同时，F-PDI和MA+形成强氢键，改善了钙钛矿太阳能电池的热稳定性。湿气稳定性和热稳定性的强化都通过测试表现出来。这项研究成果为湿气稳定性和热稳定性优异的钙钛矿太阳能电池的商业化指明了方向。

文献链接：High‐Performance Perovskite Solar Cells with Excellent Humidity and Thermo‐Stability via Fluorinated Perylenediimide  （Adv. Energy Mater. 2019,DOI: 10.1002/aenm.201900198）

chenyu

陈义旺

wenti

南昌大学高分子及能源化学研究院陈义旺教授带领的研究团队在前期的研究中发现通过对有机太阳能电池的界面修饰改善界面材料的功函，相关的界面工程改变了其表面能，且发现界面层性能的改善能对活性层的垂直相分离起到优化作用，提高了电池效率。(Adv.Mater.2016, 28, 4852−4860, ACS Nano 2018, 12, 5, 4440-4452) 在传统的有机太阳能电池二元本体异质结体系中，也可通过连续旋涂法改善其垂直相分离，来达到提高电流和效率的目的。(ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11, 29, 26213-26221) 近日，该团队在通过连续旋涂法制备准平面异质结高效三元有机太阳能电池方面取得了重要进展，相关研究成果以《High-performance pseudoplanar heterojunction ternary organic solar cells with nonfullerene alloyed acceptor》 (DOI 10.1002/adfm.201909760)为题，发表于材料领域著名期刊《先进功能材料》(Advanced Functional Materials)。论文的第一作者为南昌大学硕士生万继，共同第一作者为南昌大学博士生张立福，通讯作者为陈义旺教授。

三元有机太阳能电池

该研究基于PM6:IT-4F为主体系，通过添加近红外小分子受体F8IC作为第三组分来拓宽光谱吸收从而提高电池稳定性和效率，在成功制备了三元BHJ太阳能电池的基础上，创造性地将两个非富勒烯受体材料溶解在一起，然后逐层旋涂给体层，混合受体层制备出效率为14.2%的准平面异质结三元太阳能电池器件，这对有机太阳能电池的结构优化和材料的最大化合理利用具有重要意义。该研究通过将两个结构相似的小分子很好地溶解在一起，极大地提高了第三组分受体材料的利用率，改善了活性层垂直组分分布，给体材料更接近于空穴传输层，受体材料更接近于电子传输层，有效地减少了活性层中孤岛区域的出现，同时发现基于连续旋涂法制备的器件活性层吸收系数得到了显著提高。


对于两个非富勒烯小分子溶解在一起之后所形成的受体层，该团队进行了进一步的深入研究，结果表明这两个结构十分相似的小分子在混合溶解之后，具有非常好的兼容性，且形成了一个新的合金受体小分子。这一研究结果表明可以通过选择合适的第三组分材料，使之与主受体形成合金，可将三元太阳能电池二元化，且更有利于制备准平面异质结结构的高效三元太阳能电池。


本工作中，巧妙且合理地选择第三组分受体与主受体融合在一起形成合金受体，调节了活性层的结晶性质，从而优化了相分离形貌，且该方法证明了合金材料更有利于制备准平面异质结三元有机太阳能电池，具有较高的可重复性和器件稳定性，该方法为三元有机太阳能电池活性层形貌优化开辟了新的思路。

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本体异质结（BHJ）太阳电池因其质量轻便、成本低和可柔性加工等独特的优势在近年来得到了极大的发展（单节器件效率已达到18.2%）。然而，本体异质结活性层稳定性不佳。这是由于本体异质结中活性层材料分布复杂难以调控，最佳形貌也总是处于亚稳态且受到热力学控制。随着时间的迁移，本体异质结活性层向着热力学稳定状态变化，导致活性层中激子分离效率不佳、器件性能下降。

本体异质结

针对上述问题，南昌大学/江西师范大学陈义旺教授团队通过三元准平面异质结策略，使用刮涂工艺成功制备出可印刷大面积有机太阳电池。相较于本体异质结结构活性层薄膜，通过三元准平面异质结策略制备的准平面异质结结构活性层薄膜中垂直相分离更加明显，有利于电荷传输。同时，通过刮涂工艺制备出的薄膜比旋涂工艺所制备出的薄膜更加均匀，更有利于大面积器件的制备。相关结果以《Printable and large-area organic solar cells enabled by a ternary pseudo-planar heterojunction strategy》为题发表在《Advanced Functional Materials》 (DOI: 10.1002/adfm.202003223)上。论文第一作者为南昌大学博士生刘思奇，共同第一作者为南昌大学博士生陈东。通讯作者为南昌大学/江西师范大学陈义旺教授以及胡笑添研究员，合作通讯作者为中南大学张霖教授。

chunyu

作为新能源发展的前沿领域之一，钙钛矿太阳电池由于其低廉的制造成本以及优异的光电性能展现出巨大的商业化潜力，并受到众多科研工作者的关注。尽管目前光电转换效率已达到25.2%，钙钛矿太阳电池器件本身的稳定性仍然没有得到充分的研究并制约其进一步的商业化发展。钙钛矿太阳电池的稳定性不仅取决于钙钛矿的晶体性质，电荷传输层对其稳定性的影响也是不容忽视的。原子层沉积是基于表面自限制反应的薄膜制备工艺，通过控制沉积的循环次数，可以在原子级别上实现沉积厚度可调的超致密薄膜（如图1）。近些年，原子层沉积制备的金属氧化物薄膜由于其出色的环境稳定性以及优异的半导体特性，在钙钛矿太阳电池中获得了众多的进展与突破。

钙钛矿晶体

图1 钙钛矿晶体与原子层沉积（Al2O3）示意图

       南昌大学陈义旺教授，胡婷博士近期在Small Methods杂志上发表了综述论文（DOI：10.1002/smtd.202000588），总结了原子层沉积金属氧化物在空穴传输层，电子传输层，叠层器件以及半透明电池这四个方面的发展现状，并对原子层沉积金属氧化物的特点进行详细分析。此外，对原子层沉积金属氧化物在半透明钙钛矿太阳电池中的商业化可行性进行了展望。
       致密的原子层沉积金属氧化物薄膜可以有效阻隔外界水氧以及内部的离子迁移，有效抑制钙钛矿本身的退化问题，大大提高半透明钙钛矿太阳电池使用寿命，有助于光伏建筑一体化的发展。
       对于高效的半透明钙钛矿太阳电池，能级匹配与界面层材料的吸光特性之间需要进行权衡。采用原子层沉积工艺的单层或多层合金化策略，在降低光传输损耗的同时，通过扩大界面层材料选择范围从而实现更匹配的能级排列。
       为了避免电池中的漏电现象，完整的界面层覆盖是必要的。然而，界面层的厚度会严重影响光的有效传输。通过原子层沉积加工的金属氧化物界面层可以在极薄的情况下         保证光和电流传输，有助于推动高附加值的环保产品(例如发电玻璃等)的研发使用。