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[课题组] 北京大学工学院周欢萍

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发表于 2017-3-12 10:04:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
周欢萍特聘研究员,北京大学博士生导师,主要集中于稀土材料,半导体材料的多维度控制,包括纳米尺度(可控合成及生长机理、自组装),微米尺度(薄膜生长,缺陷钝化,界面调控)以及宏观尺度(器件构筑),及其在催化和能源领域的应用基础研究。在Science、 Nature. Commun.、 J. Am. Chem. Soc.、Nano Lett.、Adv. Mater.、ACS Nano、Adv. Funct. Mater.、Appl. Phys. Lett.等材料、化学、物理及综合类的国际国内有影响的学术期刊上,累计发表学术论文40余篇,包括Science 2 篇;Nature. Commun. 1 篇,J. Am. Chem. Soc. 4篇; Nano Lett. 2 篇;Adv. Mater. 3 篇,Adv. Energy Mater. 3 篇,ACS Nano 3篇, Energy Environ. Sci. 2篇等。截止2015年6月被引用2500余次, 涵盖材料、化学、物理、纳米技术、能源、工程等多个学科。在钙钛矿太阳能电池领域所开发的薄膜生长及器件构筑的突破,被多家媒体报道(如science news),多篇综述评论为该领域的关键发现,亦因此多次在国际重要学术会议上作邀请报告。

周欢萍

周欢萍
材料科学与工程系特聘研究员
中组部“青年##计划”入选者
联系电话:
电子邮箱:hpzhou@pku.edu.cn
个人主页:http://happyzhou.wix.com/happylabs


教育经历:
2015.06至今,特聘研究员,博导,北京大学工学院材料科学与工程系
2010.10-2015.06,博士后,美国加州大学洛杉矶分校材料科学与工程系,导师:杨阳教授
2005.09-2010.07,博士,北京大学化学与分子工程学院,导师:严纯华院士
2001.09-2005.07,学士,中国地质大学(北京)

研究内容:
我们致力于发展功能型无机,无机/有机杂化材料,并探索其在能源、催化等领域的应用。具体研究内容包括:
低成本/高效率太阳能电池(如钙钛矿)的材料设计,器件构筑;
纳米结构与光电器件的耦合;
基于半导体或太阳能电池的人工光能合成;
新型功能材料(如半导体或者稀土)的合成、性质研究及其在光电领域的应用;

我们热诚欢迎对以上研究方向有兴趣的研究生和本科生同学,以及博士后和研究助理加入我们。请随时联系。


代表性论文:

Qi Chen+, Huanping Zhou+*, Yihao Fang, Tze-bin Song, Xiaobao Xu, Adam Stieg, Yongsheng Liu, Shirong Lu, Jingbi You, Pengyu Sun, Yang Yang* “The optoelectronic role of chlorine in CH3NH3PbI3(Cl)-based perovskite solar cells” Nature Commun. 2015, 6, 7269. (Co-first author, Corresponding author)
Huanping Zhou, Qi Chen, Gang Li, Song Luo, Ziruo Hong, Tze-bin Song, Hsin-Sheng Duan, Yang Yang* “Interface engineering of highly efficient perovskite solar cells” Science, 2014, 345, 542-546.
Qi Chen+, Huanping Zhou+*, Tze-bin Song, Song Luo, Ziruo Hong, Hsin-Sheng Duan, Letian Dou, Yongsheng Liu, Yang Yang* “Controllable self-induced passivation for perovskite solar cell toward high performance solar cells” Nano Lett.,2014, 14, 4158–4163. (Co-first author, Corresponding author)
Wan-Ching Hsu+, Huanping Zhou+*, Song Luo, Tze-bin Song, Shenglin Ye, Hsin-Sheng Duan, Chia-Jung Hsu and Yang Yang* “Spatial Element Distribution Control in a Fully Solution-Processed Nanocrystals-Based 8.6% Cu2ZnSn(S,Se)4 Device” ACS Nano, 2014, DOI:10.1021/nn503992e. (Co-first author, Corresponding author)
Qi Chen+, Huanping Zhou+*, Ziruo Hong, Song Luo, Hsin-Sheng Duan, Hsin-Hua Wang, Yongsheng Liu, Gang Li, Yang Yang* “Planar heterojuction perovskite solar cells via vapor-assisted solution process” J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 622−625. (Co-first author, Corresponding author) (ACS selection)
Huanping Zhou, Tze-Bin Song, Wan-Ching Hsu, Song Luo, Shenglin Ye, Hsin-Sheng Duan,  Chia-Jung Hsu, Wen-bing Yang, Yang Yang*; “Rational defect passivation of Cu2ZnSn(S,Se)4 photovoltaics with solution-processed Cu2ZnSnS4:Na nanocrystals” J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 15998-16001.
Huan-Ping Zhou, HaoShuai Wu, Jie Shen, An-Xiang Yin, Ling-Dong Sun, Chun-Hua Yan*; “Thermally stable Pt/CeO2 hetero-nanocomposites with high catalytic activity.” J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, 4998-4999.
Huan-Ping Zhou, Chun-Hu Xu, Wei Sun, Chun-Hua Yan*; “Clean and Flexible Modification Strategy for Carboxyl/Aldehyde-Functionalized Upconversion Nanoparticles and Their Optical Applications” Adv. Funct. Mater., 2009, 19, 3892-3900.

奖励与荣誉:
2005年 北京市优秀毕业生
2010年 北京大学优秀博士论文
2014年 美国加州大学洛杉矶分校博士后校长奖
2014年 中组部“青年##计划”



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发表于 2018-9-26 10:21:51 | 显示全部楼层
北京大学周欢萍Nano Energy:效率超过22%钙钛矿-硅叠层太阳能电池

在所有串联光伏(PV)技术中,钙钛矿硅叠层电池引起巨大关注。两个子电池的光电流高度匹配是实现单片串联电池的高效率的关键。北京大学联合多家研究机构报道一种低温解制备钙钛矿硅电池的工艺。高效钙钛矿/硅通过调节电学和光学性质来构造单片串联电池电子传输层,优化带隙和光密度钙钛矿吸收剂。在优化条件下,串联电池的效率高达22.22%。在稳定性测试中,500小时后保持其原始效率的85%以上。


钙钛矿-硅叠层太阳能电池

钙钛矿-硅叠层太阳能电池
Qiu Z, Xu Z, et al. Monolithic Perovskite/SiTandem Solar Cells Exceeding 22% Efficiency via Optimizing Top Cell Absorber[J].Nano Energy, 2018.
DOI: 10.1016/j.nanoen.2018.09.052
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285518306979

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发表于 2018-11-5 10:48:53 | 显示全部楼层
      美国东部时间2018年6月27日,《麻省理工科技评论》公布了第18届35 Innovators Under35评选结果,即2018年度全球“35岁以下科技创新35人”榜单。
        在此次的35名上榜者中,共有6位华人,他们分别是PhagePro CEO兼联合创始人颜珉珉(Minmin Yen)、加州大学圣地亚哥分校助理教授徐升、北京大学特聘研究员周欢萍、Verge Genomics联合创始人兼CEO张欣立(Alice Zhang)、旷视科技联合创始人兼CEO印奇、蚂蚁金服国际事业部国际技术负责人许寄。
        其中,周欢萍和印奇是首届中国区榜单的获奖人。
        Innovators Under35评选开始于1999年,最初名为TR100,并于2011年开始创建区域性评选。作为只甄选科技领域35岁以下的青年才俊的榜单,Innovators Under35每年所挖掘的新人及其项目都极富创新性,其中不少人后来都成为了风云人物。各位精英在影响力、创新能力、进取精神、未来发展潜力、沟通能力以及领导力方面都表现卓越。从初创公司到研发机构再到科技巨头,他们在不同的舞台上大展拳脚并取得了突破性成就。
        该榜单分为五个类别,有发明新技术、为解决问题的方法赋予新的想象力的发明家(Inventors),有将原有技术赋予创新活力的远见者(Visionaries),有拓展人类科学知识边界的先锋者(Pioneers),有在科学技术中发现商业机会、扩大市场甚至创造市场的创业家(Entrepreneurs),还有利用科技手段改善人类生活环境、甚至用科技解决人类生存问题的人文关怀者(Humanitarians)。
她的创新可以让我们制造出更好、更便宜的太阳能电池。
        长期以来,太阳能行业缺乏低成本、高性能的硅电池替代品。近年来,一种钙钛矿型杂化材料受到关注,因为相比于硅它们成本更低而且可以实现高功率输出。但它们难以投入实践应用。钙钛矿型太阳能电池的早期原型在将太阳能转换为电能时不如传统的硅电池有效。


        周欢萍研发了一系列化学工艺,使钙钛矿型太阳能电池效率更高、生产成本更低。如果新型电池可以大规模量产,她的创新将使得太阳能的成本更低。
        周欢萍成长于 80 年代的中国,小时候家里没有通电,她和她的兄弟姐妹就在煤油灯下做作业。也正是这样的童年经历激励了她投身于太阳能技术的发展。
        周欢萍研发的电池的太阳能转化率超过 20%,与现有硅电池的转换率相近。尽管部分钙钛矿型电池的效率更高,但她使得电池的制造过程变得更简单、更便宜,可谓发明意义更重大。通过将钙钛矿基的溶液喷涂或印刷到基底(例如玻璃)上,可以在低于 302°F(150℃)的温度下生产电池。而部分类型钙钛矿型电池的制造工艺要求温度保持在 932°F(500℃)左右。


        钙钛矿型太阳能电池往往比硅电池退化得更快,因此周欢萍正在努力提高其长期稳定性。

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发表于 2018-12-17 12:49:34 | 显示全部楼层
周欢萍AEM:双大阳离子制备高效稳定的二维钙钛矿
二维(2D)钙钛矿的间隙存在更大的疏水性有机阳离子,为优异的稳定性提供保障。北京大学周欢萍等人首次结合三氟乙基胺(F3EA+)和正丁胺离子(BA+)用于钙钛矿太阳能电池,其特征为[(BA)1–x(F3EA)x]2(MA)3Pb4I13。研究表明,BA+保证二维钙钛矿薄膜的生长;F3EA+抑制薄膜内的非辐射复合,并促进光生载流子对的分离。基于双大阳离子的二维钙钛矿器件的稳态效率为12.08%,稳定性大幅度提升。这为稳定的钙钛矿材料的设计开辟了一条新的途径。

二维钙钛矿

二维钙钛矿

Tan S, et al. Effect of High Dipole Moment Cation on Layered 2D Organic–Inorganic Halide Perovskite Solar Cells[J]. Advanced Energy Materials, 2018.
DOI: 10.1002/aenm.201803024
https://doi.org/10.1002/aenm.201803024

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2019自然科学基金面上项目-杂化钙钛矿材料本征稳定性及太阳能电池
批准号        51972004       
学科分类        无机非金属能量转换材料 ( E021001 )
项目负责人        周欢萍       
依托单位        北京大学
资助金额        60.00万元       
项目类别        面上项目        研
究期限        2020 年 01 月 01 日 至2023 年 12 月 31 日

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发表于 2022-6-20 11:07:28 | 显示全部楼层
有机-无机杂化钙钛矿材料的通式为ABX3(其中A为一价阳离子,B是二价阳离子,X是一价卤化物阴离子)。钙钛矿材料显示出许多出色的光电性能,如高吸收系数、长载流子扩散长度、高缺陷容限、高迁移率、高光致发光纯度等。这些独特的特性使其成为各种光电应用的理想选择,例如太阳能电池、发光二极管 (LED)、激光器、光电探测器等。此外,钙钛矿材料可以通过廉价的溶液法工艺来制造,且光学和电子特性很容易调整。然而,这类材料结构稳定性以及化学稳定性较差,在氧气、水分、光或热的存在下迅速降解,阻碍了其商业化应用。最近,研究者发现在3D钙钛矿中加入大半径有机阳离子可以形成低维钙钛矿,例如2D和1D钙钛矿。由于疏水性有机间隔阳离子的存在,低维钙钛矿材料显示了有趣和独特的光电特性,并且在暴露于空气时具有良好的稳定性。虽然提高了环境运行稳定性,但绝缘的间隔阳离子会降低电荷传输能力,对太阳能电池的光电转换效率(PCE)不利。另一方面,与3D 钙钛矿相比,二维钙钛矿具有相对较大的激子结合能和更强的量子限制效应,被认为是具有竞争力的LED光电材料。通过选择不同的有机间隔阳离子和改变无机材料的层数,可以改变二维钙钛矿材料的晶体结构和光电性能。

钙钛矿

钙钛矿
         近日,北京大学周欢萍团队在Small Structures上发表了综述文章,总结了二维卤化物钙钛矿中间隔阳离子的最新进展,并讨论了其对钙钛矿结构和光电特性的影响。
         在本综述中,作者首先介绍了准二位钙钛矿材料的结构类型。二维卤化物钙钛矿的通式为(A1)2(A2)n-1(B)nX3n+1或(A1)(A2)n -1BnX3n+1 (A1=1+或2+大半径阳离子,A2=单价小半径阳离子,B=Pb2+、Sn2+等,X=Cl–、Br–和I–)。n为无机层数(n  = 1时为严格的 2D 结构;n  = ∞,类似于常规的3D结构;n=2~5时为准2D结构)。基于准二位钙钛矿的晶体结构,还可进一步将其划分为Ruddlesden-Popper(RP)相, Dion−Jacobson(DJ)相和层间空间(ACI)相。
        之后,作者基于RP相、DJ相和ACI相这三种准二维钙钛矿结构,详细讨论了其结构特点、在太阳能电池中以及在发光半导体中的应用。作者在文末总结:准二维钙钛矿和器件的显著特点是内在稳定性的提高,这与许多因素相关,包括相对较高的形成能、间隔阳离子的疏水性、离子迁移的抑制趋势等;此外,准二位钙钛矿的间隔阳离子可以从短链有机胺阳离子到胺改性聚合物中选择,其化学结构和官能团可以进行精细调整;研究人员通过精心设计和选择有机间隔阳离子,可以提高器件的效率和稳定性,并努力建立间隔阳离子与器件之间的结构-功能关系,为我们提供更先进的钙钛矿材料和光电器件。
       文章信息:
       Spacer Organic Cation Engineering for Quasi-2D Metal Halide Perovskites and the Optoelectronic Application
       Ning Zhou, Huanping Zhou*
       Small Structures
       DOI: 10.1002/sstr.202100232
       https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/sstr.202100232

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