黄富强

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黄富强,男,1969年生,现任中国科学院上海硅酸盐研究所研究员,中国科学技术大学兼职教授,中国科学院“百人计划”获得者。

科研成果

发表Science、Nature Mater.、Nature Commun.、Chem. Soc. Rev.、Adv. Mater.、J. Am. Chem. Soc.等高影响力SCI论文300余篇,被引用13,000余次,最高单篇>500次;21篇入选ESI前1%高被引论文。

近年来围绕能源材料设计和制备做出了系统的创新性工作:基于复杂化合物晶体结构中原子基团的相似相聚特性提出了多物理量协同的结构功能区的概念和堆积因子的理论模型,设计和合成性能优异的能源新材料,有127种新化合物被Pearson's Handbook所收录;基于多尺度结构和性能的设计理论发明了多种石墨烯的独特结构,氮掺杂介孔少层碳突破目前碳基的比容量极限,相关成果在Science发表并获得关注;将双元金属协同制备的低缺陷石墨烯应用于薄膜太阳电池,铜铟镓硒电池效率达18.6%,并在国内率先完成兆瓦级中试示范。申请发明专利98项(国外18项)。先后承担973、863、NSFC(杰青、重点、面上)等课题30余项,其中国家杰青结题为“特优”。

研究成果

围绕太阳能利用,展开了铜铟镓硒太阳电池、纳米光电材料、透明电极薄膜、新型超导材料、石墨烯等的性能探索、制备工艺及器件集成研究,取得较好的工作。2010年发表SCI论文约15篇(包括JACS、Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、Eng. Environ. Mater.等),专利申请18项(4项国际专利),专利授权5项。

围绕大面积、高效率CIGS太阳电池低成本制备工艺的开发,采用具有自主知识产权的非真空液相法制备了高性能的CIGS薄膜太阳电池,小面积(0.4 cm2)电池在AM1.5模拟太阳光下的光电转换效率达到了13.83%,是国内第一家采用非真空液相法制备出高效CIGS薄膜太阳电池,并经中科院太阳光伏发电系统和风力发电系统质量检测中心检测和证实。

开展了CdTe电池新结构、新材料的探索。发现可兼容目前CdTe工艺的织构化方法,提出全新CdTe电池限光结构,通过QE测试确定提高了光吸收。采用p型石墨烯做CdTe电池的电极材料,其中做背电极得到9.1%的电池效率,优化工艺后有望进一步提高。单层到多层石墨烯透明导体薄膜实现方块电阻[~1000W(单层)¾200W(6-7层)],并构建新结构电池(Glass/n-Graphene/CdS /CdTe /p-Graphene)效率到达4.1%。

提出了一种新的复合结构 — 半导体|半金属|半导体,该结构可以很好的提升太阳能的利用效率,可以作为优异的染料敏化太阳能电池的电极材料,也可以作为很好的光催化材料。同时,我们开发了一种合成半导体复合二氧化钛空心球材料的简易方法,可以实现空心球的膜厚、空心到实心和成分的可控。该方法采用含结晶水硫酸盐辅助溶剂热过程来合成二氧化钛复合材料,得到的复合二氧化钛在光催化降解有机污染物和作为染料敏化太阳能电池的电极材料方面均显示出很好的性能。此外,我们在之前铌掺杂二氧化钛纳米晶的研究基础上进行了钽掺杂二氧化钛纳米晶材料的研究工作,同样得到了预期的结果。这些工作发表于Adv. Mater. 2010, 22, 3719-3722和Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 509–515。

采用磁控溅射法,使用自制高导电性的缺氧的ZnO基纳米陶瓷靶材,制备了电学和光学性能优越的ZnO基透明导电薄膜,并通过对薄膜溅射过程中成核和生长两步进行独立的调控,制备了高织构化表面的ZnO基薄膜。所制备的薄膜结晶性更好,方块电阻(0.66 W/sq)、可见透光率(~90%)和RMS粗糙度(40.2 nm)指标均达到或超过文献报道。该项工作发表于ACS Appl. Mater. Interfaces, 2 (2010) 2147–2152。

代表性论文

Liang J, Bi H, Wan DY, Huang FQ*, Novel Cu Nanowires/Graphene as Back Contact for CdTe Solar Cells. Advanced Functional Materials, 22 (2012) 1267-71.

Wan DY, Lin TQ, Bi H, Huang FQ*, Xie XM, Chen IW, Jiang MH, Autonomously controlled homogenous growth of wafer-sized high-quality graphene via a smart Janus substrate. Advanced Functional Materials, 22 (2012) 1033-9.

Lin TQ, Huang FQ*, Liang J, Wang YX, A facile preparation route for boron-doped graphene and its CdTe solar cell application.Energy & Environmental Science, 4 (2011) 862-5.

Bi H, Huang FQ*, Liang J, Xie XM, Jiang MH, Transparent Conductive Graphene Films Synthesized by Ambient Pressure Chemical Vapor Deposition Used as Front Electrode of CdTe Solar Cells. Advanced Materials, 23 (2011) 2302-6.

Lü XJ, Huang FQ*, Mou XL, Xu FF, Intelligent hydrated-sulfate template assisted preparation of nanoporous TiO2 spheres and their visible-light application. ACS Applied Materials & Interfaces, 3 (2011) 566-72.

Wu JJ, Huang FQ*, Lü XJ, Chen P, Wan DY, Xu FF, Improved visible-light photocatalysis of nano Bi2Sn2O7 with dispersed s-bands. Journal of Materials Chemistry, 21 (2011) 3872-6.

Ding SJ, Huang FQ*, Mou XL, Wu JJ, Lü XJ, Mesoporous Hollow TiO2 Microspheres with Enhanced Photoluminescence Prepared by Smart Template of Amino Acid. Journal of Materials Chemistry, 21 (2011) 4888-92.