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[专家学者] 上海交通大学材料学院材料人才创新基地韩礼元

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发表于 2017-4-2 16:42:47 | 显示全部楼层 |阅读模式
韩礼元,日本国立物质材料研究所研究员,上海交通大学讲席教授。1988年博士毕业于日本大阪府立大学应用化学专业;1990-1993年,日本Dainippon Ink & Chemicals Inc公司助理研究员;1993—2008年,夏普公司研究所负责染料敏化太阳能电池的研究开发;2008年—至今,日本物材研究所下一代太阳能电池中心主任。


姓名:         韩礼元
职称:         教授
博导/硕导:         博导
所属二级机构:          人才创新基地
通讯地址:         上海市闵行区东川路800号上海交通大学材料D楼505室
邮编:         200240
E-mail:         Han.liyuan@sjtu.edu.cn
联系电话:         021-54742414
从事专业:        染料敏化太阳能电池
学习与工作简历:            1988年毕业于日本大阪府立大学应用化学专业。1990 – 1993工作于日本Dainippon Ink & Chemicals Inc. 之后在夏普公司研究所工作15年,主要负责染料敏化太阳能电池的研究开发。在提高太阳能电池的转换效率和模块技术创新上有很高的造诣。深入、系统地研究了染料敏化太阳能电池的电子传运机理,率先提出了电池的等效回路模型,为系统地提高转换效率和长期稳定性做出了贡献。本人所领导的团队,在此模型的基础上,成功地提高了电池的光电流和降低了电池的内电阻,创造了单片电池最高光电转换效率的世界纪录。该成果于2006年在日本物理学会杂志(Japanese Journal of Applied Physics Express Letter)上刊登,4年来被引用了500次以上。基于本人卓越的研究成果,在2008年被聘请到日本物材研究机构,担任下一代太阳能电池中心主任,负责5个研究方向(染料敏化,有机薄膜,量子点,薄膜硅,化合物太阳能电池),领导40名研究者。2011年6月, 本人领导的团队再次创造染料敏化太阳能电池单片电池公认最高光电转换效率的世界纪录11.4%。此外,本人还对在氧化钛上的染料吸附状态、从染料到氧化钛的电子转移等基础研究,以及在新染料的开发上做出了很多贡献。同时在有机薄膜太阳能电池、有机半导体材料上也有着深厚的造诣。基于这些贡献,本人在国际期刊上发表了近80篇学术论文,同时本人申请了90多项日本专利和40多项国际专利(美国、欧洲、中国、澳大利亚),在染料敏化太阳能电池领域,按发明者计算的专利申请件数也被列为世界第一(根据2005年度日本专利局调查)。现阶段本人的研究方向主要集中在染料敏化太阳能电池基础研究,有机薄膜太阳能电池和量子点太阳能电池。
研究方向一        染料敏化太阳能电池, 有机薄膜太阳能电池和量子点太阳能电池。
研究方向二        
研究情况        
讲授主要课程        
教学研究        
代表性论文、论著        
1. “Bulk-heterojunction organic photovoltaic cells fabricated using a high viscosity solution of poly (3-hexylthiophene) with extreme” Polym. J. 45[2] (2013) 129-132
2. “Structure of electron collection electrode in dye-sensitized nanocrystalline TiO2” Electrochim. Acta 87 (2013) 309-316 “Improving the Spectral Response of Black Dye by Cosensitization with a Simple Indoline Based Dye in Dye-Sensitized Solar Cell” J. Mater. Chem. 2013 (2013) 910527-1
3. “Functional 2-benzyl-12-dihydro[60]fullerenes as acceptors for organic photovoltaics: facile synthesis and high photovoltaic per” Tetrahedron 69[4] (2013) 1302-1306
4. “Multiwall Carbon Nanotube Coated with Conducting Polyaniline Nanocomposites for Quasi-Solid-State Dye-Sensitized Solar Cells” JOURNAL OF CHEMISTRY 2013 (2013) 962387-1
5. “Improved power conversion efficiency of bulk-heterojunction organic solar cells using a benzothiadiazole-triphenylamine polymer” J. Mater. Chem. 22[6] (2012) 2539-2544
6. “Synthesis Characterizarion and Self-assembly of Colloidal Quantum Dots” Intelligent Nanomaterials (2012) 3-38
7. “Surface Treatment for Effective Dye Adsorption on Nanocrystalline TiO2” Jpn. J. Appl. Phys 51[10] (2012) 10NE16-1
8. “Fast Carrier Formation from Acceptor Exciton in Low-Gap Organic Photovotalic” Appl. Phys. Express 5[4] (2012) 042302-1
9. “Carrier Formation Dynamics of Organic Photovoltaics as Investigated by Time-Resolved Spectroscopy” ADVANCES IN OPTICAL TECHNOLOGIES 2012 (2012) 316045-1
10. “Use of benzothiadiazole–triphenylamine amorphous polymer for reproducible performance of polymer–fullerene bulk-heterojunction solar cells” Org. Electron. 13 (2012) 1802-1808
11. “Template method for fabricating interdigitate p-n heterojunction for organic solar cell” Nanoscale Res. Lett. 7 (2012) 469-1
12. “Aggregation-free branch-type organic dye with a twisted molecular architecture for dye-sensitized solar cells” ENERGY & ENVIRONMENTAL SCIENCE 5[9] (2012) 8548-8552
13. “ A New Factor Affecting the Performance of Dye-Sensitized Solar Cells in the Presence of 4- tert -Butylpyridine ” APPLIED PHYSICS EXPRESS 5 (2012) 042303-1
14. “Effect of Cerium Doping in the TiO2 Photoanode on the Electron Transport of Dye-Sensitized Solar Cells” J. Phys. Chem. C 116 (2012) 19182-19190
15. “Tuning the Electrical and Optical Properties of Diketopyrrolopyrrole Complexes for Panchromatic Dye-Sensitized Solar Cells” Chem.-Asian J. 7[12] (2012) 2895-2903
16. “Evaluation of carrier transport and recombinations in cadmium selenide quantum-dot-sensitized solar cells” Sol. Energy Mater. Sol. Cells 101[6] (2012) 5-10
17. “High-Efficiency Dye-Sensitized Solar Cell with a Novel Co-Adsorbent” ENERGY & ENVIRONMENTAL SCIENCE 3 (2012) 6057-6060
18. “Cascade cyclization of aryldiynes using iodine: synthesis of iodo-substituted benzonaphtho[2 1-d]thiophene derivatives for dye-sensitized solar cells” Tetrahedron Lett 53 (2012) 1946-1950
19. “Donor–acceptor dyes incorporating a stable dibenzosilole π-conjugated spacer for dye-sensitized solar cells” J. Mater. Chem. 22 (2012) 10771-10778
20. “Metal-Free and Fluorescent Diketopyrrolopyrrole Fluorophores for Dye-Sensitized Solar Cells” CHEM PLUS CHEM 77[6] (2012) 462-469
21. “Efficient thiocyanate-free sensitizer: a viable alternative to N719 dye for dye-sensitized solar cells” Dalton Trans 41 (2012) 7604-7608
22. “Highly efficient nanoporous graphitic carbon with tunable textural properties for dye-sensitized solar cells” J. Mater. Chem. 22 (2012) 20866-20869
23. “One bipyridine and triple advantages: tailoring ancillary ligands in ruthenium complexes for efficient sensitization in dye solar cells” J. Mater. Chem. 22 (2012) 18757-18760
24. “Functionalized styryl bipyridine as a superior chelate for a ruthenium sensitizer in dye sensitized solar cells” Dalton Trans 41 (2012) 8770-8772
25. “Structure–property relationship of naphthalene based donor–π–acceptor organic dyes for dye-sensitized solar cells: remarkable improvement of open-circuit photovoltage” J. Mater. Chem. 22 (2012) 22550-22557
26. “A novel carbazole-based dye outperformed the benchmark dye N719 for high efficiency dye-sensitized solar cells (DSSCs)” J. Mater. Chem. 22 (2012) 24048-24056
27. “Directly Determine an Additive-Induced Shift in Quasi-Fermi Level of TiO$_{2}$ Films in Dye-Sensitized Solar Cells” Jpn. J. Appl. Phys 51[10NE15] (2012) 10NE15-1
28. “Ellipsoidal TiO2 Hierarchitectures with Enhanced Photovoltaic Performance” Chem.-Eur. J. 18[17] (2012) 5269-5274
29. “Reliable evaluation of dye-sensitized solar cells” ENERGY & ENVIRONMENTAL SCIENCE 6[1] (2012) 54-66


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发表于 2020-5-14 10:41:47 | 显示全部楼层
在建校124周年纪念大会上,学校颁发“上海交通大学校长奖”和“杰出校友奖”。材料学院韩礼元教授获得2020年上海交通大学校长奖,1993届校友其实荣获2020年杰出校友思源贡献纪念奖。
       韩礼元教授从事新能源材料方面的研究工作,深耕三十载。带领交大团队深入研究钙钛矿太阳能电池的开发、设计与制备,创造了多项世界效率记录。最近四年更是连续在《Science》、《Nature》等国际顶级期刊上发表重量级研究论文,于2019年入选全球高被引科学家,引领了世界太阳电池领域的发展。
      他注重团队建设和人才培养,培养了一批优秀的年轻教师。学为人师,育人不倦是他的真实写照。
      前路任重而道远,韩礼元教授正在钙钛矿电池产业化之路上深耕,唯有坚守初心,才能用实际成果来施展自己的科研抱负,为早日实现能源强国做出交大材料人的贡献!
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发表于 2020-9-13 09:49:45 | 显示全部楼层
钙钛矿太阳能电池由于其优越的光电性能,简单的制备方法, 较低的制造成本以及接近硅基太阳能电池的25.2%的光电转换效率,受到了科研工作者的广泛关注。然而钙钛矿太阳能电池面临的稳定性问题制约其商业化进程,如离子迁移引起的器件工作不稳定性和界面处的非辐射复合问题。石墨烯及其衍生物具有环境稳定性和致密性,其多官能团能够修饰钙钛矿薄膜及器件各界面层处(如图1),近年来利用石墨烯及其衍生物提高钙钛矿太阳电池的稳定性工作也有了很多进展及突破。

钙钛矿太阳能电池

钙钛矿太阳能电池
图1 石墨烯及其衍生物在钙钛矿太阳电池中的应用
       上海交通大学韩礼元教授,王言博助理教授近期在Small Methods杂志上发表了一篇综述论文(DOI: 10.1002/smtd.202000507),介绍了石墨烯材料的发展历史和制备方法并从钝化缺陷、阻挡离子移动和优化电荷传输三个方面详细总结了石墨烯及其衍生物在钙钛矿太阳电池中的应用。此外,他们还总结了石墨烯作为半透明柔性电极材料在钙钛矿太阳电池中的研究进展。最后,他们提出了石墨烯材料在钙钛矿太阳电池应用中面临的挑战:
       1)作为电极的石墨烯材料通常被要求在低温条件下制备。然而,这些电极的电导率往往很低,需要通过掺杂或混合其他元素来克服这一问题。
       2)石墨烯材料作为电极常通过化学气相沉积生长-衬底转移法引入钙钛矿太阳电池中。但这一过程会在石墨烯上留下多余的聚合物,增加电极缺陷。未来需要开发新的简单的方法来均匀沉积石墨烯电极。
      3)通过合理的分子设计,具有特定钝化效应和合适能级的石墨烯及其衍生物有望成为高质量的电荷传输层和离子阻挡层。进一步的挑战在于如何在更大的面积上制备更薄、更均匀的石墨烯材料薄膜。

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发表于 2021-3-24 16:34:30 | 显示全部楼层
有机铅卤半导体作为吸光材料的钙钛矿太阳能电池实现了高光电转换效率且其稳定性也逐步得到改善。然而,铅泄露造成的环境污染问题可能会阻碍其大规模商业化的进程,解决的主要方法是研发无铅钙钛矿材料。其中,锡钙钛矿具有理想的带隙以及较高的载流子迁移率,成为了最有前景的下一代钙钛矿光电材料。
       近日,上海交通大学韩礼元教授团队在Cell Press旗下知名期刊《Joule》(影响因子:29.155)上发表了题为“Lead-Free Tin Perovskite Solar Cells”的综述论文。韩礼元教授为论文的通讯作者,博士生吴天昊和日本东京大学的刘潇研究员为共同第一作者。该团队也是无铅钙钛矿太阳能电池权威认证效率记录(11.2%)的保持者(Energy Environ. Sci. 2020, 13, 2896) 。
该综述基于太阳能电池等效回路模型全面分析了锡钙钛矿电池效率和稳定性的进展,包括器件中短路电流、开路电压及填充因子等光伏参数的损失机制和改善方法,并提出了将光电转换效率进一步提升至20%的策略,即先通过增加载流子扩散长度提升短路电流,效率提升至15%,随后通过改善界面能级匹配度和表面钝化减少开路电压和填充因子损失,效率提升至20%。最后,文章也对锡钙钛矿电池器件面积的增加以及其大规模工业化制备的前景做了展望。

锡钙钛矿

锡钙钛矿
图1 锡钙钛矿太阳能电池的光电转换效率展望。


文章链接:https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(21)00096-9

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