2019年1月10日，汽车安全与节能国家重点实验室第226期学术沙龙在清华大学汽车研究所301成功举办，此次请到的演讲嘉宾是斯坦福大学的张金宝博士，演讲题目为：“新一代太阳能电池技术面临的挑战与机遇”。

张老师的演讲主要围绕光伏技术目前的总体研究进展、张老师研究团队的主要工作以及光伏技术未来的发展机遇展开。

太阳蕴藏着丰富而巨大的能量，太阳在一小时内所释放的能量可满足全世界一年的能源需求。太阳能是一种常见的清洁能源，而目前其利用率却很低，光伏技术是利用半导体PN结的光生伏特效应将太阳能转化为电能的技术，是目前主要的太阳能转化应用技术，在高效利用太阳能领域具有广阔的前景。张老师首先向大家介绍光伏技术的发展历史及目前的研究进展。1839年，法国物理学家A.E. Becquerel第一次发现光伏效应，自此人类开始了对光伏技术的探索，直到2017年，全球光伏装机总量已经达到300GW，中国以34.5GW的装机量领跑全球市场，美国、日本以14.8GW和10.5GW位列第二、三位。传统的太阳能电池技术经历了两代发展，分别为第一代硅太阳能电池和第二代薄膜太阳能电池，新一代的太阳能电池技术主要有有机太阳能电池、量子点太阳能电池、染料敏化太阳能电池和钙钛矿太阳能电池等种类。当前传统光伏技术的市场占有率在95%以上，然而，传统的太阳能电池虽然具有效率高、稳定性强和寿命长等特点，但由于材料和技术成本太高，所以一直以来都未得到大规模应用。新一代太阳能电池技术仍在研究开发阶段，尽管目前市场占有率低于5%，但因使用非硅材料而具有极大的成本降低潜力，所以未来的发展前景较好。随后张老师向在座师生介绍了其研究团队的工作成果，主要工作内容包括四部分，分别为太阳能电池转化效率的提高、电池设备稳定性的提高、低成本材料的开发以及太阳能电池的规模化生产。在提高新一代太阳能电池光电转化效率方面：提高孔隙填充率是提高染料敏化太阳能电池效率的重要手段之一，张老师研究团队利用光电聚合方法将孔隙填充率由原来的40%提高至90%，使用这种方法的电池在稳定性和转化效率等方面都得到了明显的提升；在增强太阳能电池稳定性方面：锂盐的掺杂是降低太阳能电池稳定性的主要因素，通过新型掺杂剂（TBA盐）替代锂盐、界面修饰以及开发不含掺杂剂的空穴传输材料等方法，可以使太阳能电池的稳定性得到提高；在低成本材料的开发方面：分子三维立体结构的设计不但可以提高生产效率，同时对太阳能电池的性能提高也有一定作用，其团队开发的新材料可以将材料成本从500美元降低到40美元；在太阳能电池的规模化应用方面：开发出喷涂等离子体共沉积的方法，可以在常温常压下实现将溶液喷涂至基底的过程。基于此，光伏技术未来的发展面临巨大挑战的同时也存在机遇，在通过技术进步解决效率低和成本高等问题后，光伏技术可以广泛应用于建筑供电、大规模发电和车辆交通等领域。

张金宝博士现为美国斯坦福大学材料科学与工程学院博士后研究员，同时也是瑞典Knut and Alice Wallenberg Foundation资助的Wallenberg学者。 张金宝博士主要从事新型光电转换材料的设计与开发，以及推进新一代太阳能电池技术规模化的探索。其本科及硕士就读中南大学化学与化工学院，之后获得国家留学基金委全额奖学金资助，2016年在瑞典乌普萨拉大学（Uppsala University）获得物理化学专业博士，导师是著名的太阳能电池专家Anders Hagfeldt教授。博士期间作为访问学者到瑞士洛桑联邦理工大学，法国巴黎七大及西班牙国家纳米中心交流合作，主持并参与多个欧盟资助的重要科研项目。与世界顶尖的太阳能电池专家合作共同出版书籍《Molecular Devices for Solar Energy Conversion and Storage》(出版社：Springer)。博士毕业后曾在澳大利亚蒙纳士大学开展博士后工作，在提升新型光伏技术的稳定性以及制备大面积太阳能电池方面取得重要成果，目前已开发设计一系列有机光电材料并进行专利化及成功商业化应用。自 2012年至今，SCI收录第一作者文章20篇：包括4篇 Advanced Energy Materials (能源领域权威杂志，影响因子：21.8)；2篇 ACS Nano （纳米材料领域核心期刊，影响因子13.7）；1篇 Nano Energy （影响因子13.5）；共发表文章40余篇，引用次数达1200次。

本次学术沙龙活动由车辆与运载学院李建秋老师主持，吸引了近90名师生前来参加。光伏技术作为能源转型中的重要技术之一，在座师生对其很感兴趣，针对本次报告在互动环节提出若干问题与张老师交流，包括新一代太阳能电池中有机化学分子的成本、锂盐掺杂中的孔隙问题、稳定性的影响因素、层叠对电池的影响、电池冷却等问题。张老师对这些问题均进行了详细解答与补充介绍，在座师生表示收获颇丰。