​唐群委教授课题组

        浩瀚的海洋蕴藏着丰富的海洋能资源，其中，波浪能是海洋能最主要的能源之一。开发利用以波浪能为代表的“蓝色能源”是实现海岛用电自保障的有效解决途径之一。波浪能储量巨大、资源分布广泛，传统的波浪能转化器件基于电磁感应原理，依托大宗钢铁设备，存在制造成本高昂、采能频率单一、运行维护困难等固有缺陷，很难实现大规模普及利用。因此，开发不受波浪随机性、不稳定性影响，结构简单，原料易得的新型波浪能捕获技术，对于提高波浪能转化效率、降低发电成本具有重要意义。

        全无机CsPbBr3型钙钛矿太阳能电池由于具有高的载流子迁移率和光吸收系数，以及在高温和高湿环境中优异的稳定性而受到极大关注。常规空穴传输材料价格昂贵，因此无空穴传输层的CsPbBr3型无机钙钛矿太阳能电池表现出更加广阔的商业化应用前景，其中FTO/c-TiO2/m-TiO2/CsPbBr3/Carbon电池结构的器件最近引起了广泛的关注。但全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池目前的效率仍然较低。因此，如何在保持器件高稳定性的前提下，进一步提高电池效率是该领域亟需解决的关键科学问题。

        近年来，基于CsPbBr3的无机钙钛矿太阳能电池（PSC）由于具有优异的热学和化学稳定性受到了科研人员的广泛关注。研究发现，无机PSC器件的电荷提取能力对光电转换效率的提升具有关键作用。经典无机PSC器件采用CsPbBr3薄膜为吸光层，其价带能级为-5.6 eV，与碳电极的功函数-5.0 eV产生的0.6 eV的能量差致使界面电荷严重复合并限制光伏性能的进一步提升。因此，如何通过界面工程实现界面电荷的高效提取是全无机PSC领域的研究热点之一。

        太阳能因具有清洁、资源丰富及永不枯竭等优势而成为理想的替代能源之一。越来越多的国家开始实行“阳光计划”——高效开发利用太阳能资源，寻求“低碳经济”发展的新动力。利用太阳能最直接有效的方式之一是光伏转换，即将太阳能直接转换为电能而供人类使用。然而，太阳能电池存在“无光不生电”的弊端，尤其针对雨量丰富(年降雨量>30%)的东南亚及南美地区，光伏发电更加成为极具挑战性的难题。因此，开发捕获雨能的能量转换器件使之与太阳能电池互为补充，已成为实现能量输出最大化的有效方式之一。

        钙钛矿太阳能电池由于具有较高的光电转换效率（> 22.7%），被研究人员认为是近年来最有希望解决能源问题的途径之一。然而，传统有机-无机杂化钙钛矿吸光材料的稳定性却成为其商业化的最大障碍。为此，研究人员尝试开发新型的钙钛矿结构吸光剂。其中，具有钙钛矿结构的CsPbBr3表现出非常优异的光学、热学和化学稳定性，是一种较为理想的电池材料，目前已通过技术优化、界面优化等方式将电池效率提升至13%以上。

        近年来，基于CsPbBr3吸光层的全无机钙钛矿太阳能电池（PSC）由于其优异的化学稳定性和低成本得到了研究者的密切关注，其光电转换效率也持续走高，不断刷新纪录。研究发现，无机PSC器件的电荷提取能力对光电转换效率的提升具有关键作用。经典无机PSC器件采用CsPbBr3薄膜为吸光层，其价带能级为-5.6 eV，与碳电极的功函数-5.0 eV产生的0.6 eV的能量差致使电荷提取困难并限制光伏性能的提升。因此，如何实现高效电荷提取是全无机PSC领域的研究热点之一。

        近年来，基于CsPbBr3的无机钙钛矿太阳能电池（PSC）由于具有优异的热学和化学稳定性受到了科研人员的广泛关注。研究发现，与有机-无机杂化PSC相比，全无机CsPbBr3太阳能电池可以在相对湿度90%以上的空气环境中保持稳定。已开发的无机PSC只能将太阳能转换为电能，而对周围环境中的水蒸汽能等其它能量不能吸收利用。水蒸发是实现水循环的关键过程，在此期间释放出巨大的水蒸汽能。如何在不增加电池成本的前提下，实现无机PSC的多能集成应用是当前光伏研究领域的前沿科学问题之一，尤其使PSC器件与水蒸汽化“敌”为“友”更是实现最大能量收集的难题。