苏州大学纳米科学技术学院孙宝全

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孙宝全

教授、博士生导师

学术经历：

2008/10-，苏州大学功能纳米与软物质材料研究院，教授、博士生导师。

2007/05-2008/10，美国能源部洛斯安洛莫斯国家实验室(LANL)-美国再生能源实验室(NREL)先进光物理中心(CASP)，博士后；

2002/08-2007/04，英国剑桥大学卡文迪许实验室（物理系），博士后；

1997/09-2002/07，北京清华大学化学系，硕博研究生；

1993/09-1997/07，山东青岛科技大学应用化学系，本科生。

课题组助手：宋涛博士

欢迎访问课题组网页：http://web.suda.edu.cn/bqsun/index.html, baoquansun.weebly.com

讲述课程：

新能源材料与技术(36课时，本科生，每年春季学期); 光伏器件物理 (36课时，研究生，每年春季学期)

主要研究方向：

        有机-硅杂化光伏电池，共轭高分子和半导体纳米结构的光电特性及器件，薄膜场效应管，光电薄膜表面和界面物理。

1）新型光伏电池的器件性质及相关的物理机制，主要包括基于半导体纳米结构的有机-硅杂化光伏电池和薄膜场效应管、基于有机共轭高分子的有机太阳电池和薄膜场效应管的性能研究以及相关器件的表面与界面分析；

2）半导体纳米结构的光电性质界面调控，通过控制半导体纳米结构的形貌和表面修饰，调控其光诱导的电荷产生、解离、复合和电荷迁移机制。

在学术方面，在J. Amer. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Nano. Lett.，Adv. Mater.等国际权威杂志上发表“SCI”收录学术期刊论文90多篇；“SCI”论文被他人引用约3200余次，其中第一作者单篇文章他引600余次，“SCI”H-指数28；撰写英文书刊（章节）1章；目前是担任国际杂志J. Nanotech.的客座编辑。

基金项目

1.主持科技部“973”纳米重大研究计划项目课题二，硅纳米结构的光伏器件应用的基础研究,（2012CB932402） 2012.01-2016.1, 在研

2.主持国家自然科学基金面上项目，基于有序硅纳米线阵列的有机-无机杂化太阳电池界面调控及光电特性研究（6117605），2012.01-2015.12，在研

3.主持国家自然科学基金重大研究计划培育项目，基于新型微纳硅结构的可见-近红外波段光电探测器的纳米制造（91123005），2012.01-2014.12，结题

4.主持国家自然科学基金面上项目，基于窄带隙量子点的光伏电池及新型光电转换机理的研究（60976050），2010.01-2012.12，结题

5.主持国家自然科学基金委员会（NSFC）与英国皇家学会（RS）合作基金，有机-无机杂化太阳电池异质结的光电性能调控研究，2012.4.1-2014.3.31，结题

6.主持教育部留学回国基金,基于纳米晶体的光伏电池制作及新型光电特性的研究，2011.01-2013.1，结题

7.参加科技部“973”纳米重大研究计划项目课题二，纳米结构的新型同步辐射表征技术及若干关键科学问题的研究（2010CB934502)，2010.01-2014.12，结题

近期代表性论文(他引 >3200 次, H-index: 28)

        独立成立课题组以来，已经发表“SCI”收录文章70余篇，其中影响因子大于10的文章通讯作者文章12篇（1篇AM，1篇JACS，1篇Angew. Chem., 1篇EES，5篇AEM，2篇ACS Nano，1篇Nano Energy），文章他引次数超过3200余次。

1. Z. Yuan; Z. Wu; S. Bai; Z. Xia; W. Xu; T. Song; H. Wu; L. Xu; J. Si; Y. Jin; B. Sun*, Hot-Electron Injection in Sandwiched TiOx-Au-TiOx Structure for High Performance Planar Perovskite Solar Cells. Adv. Energy Mater. 2015, DOI:10.1002/aem.201500038.

2. Y. Zhang; W. Cui; Y. Zhu; F. Zu; L. Liao; S.-T. Lee; B. Sun*, High Efficiency Hybrid PEDOT:PSS/Nanostructured Silicon Schottky Junction Solar Cells by Doping-Free Rear Contact. Energ. Environ. Sci. 2015, 8, 297.

3. Y. Zhang; F. Zu; S.-T. Lee; L. Liao; N. Zhao; B. Sun*, Heterojunction with Organic Thin Layers on Silicon for Record Efficiency Hybrid Solar Cells. Adv. Energy Mater. 2014, 4, 201300923.

4. J. Zhang; T. Song; X. Shen; X. Yu; S.-T. Lee; B. Sun*, A 12%-Efficient Upgraded Metallurgical Grade Silicon�Organic Heterojunction Solar Cell Achieved by a Self-Purifying Process. ACS Nano 2014, 8, 11369.

5. R. Liu; S.-T. Lee; B. Sun*, 13.8% Efficiency Hybrid Si/Organic Heterojunction Solar Cells with MoO3 Film as Antireflection and Inversion Induced Layer. Adv. Mater. 2014, 26, 6007.

6. S. Bai; Y. Jin*; X. Liang; Z. Ye; Z. Wu; B. Sun*; Z. Ma; Z. Tang; J. Wang; U. Würfel; F. Gao; F. Zhang, Ethanedithiol treatment on solution-processed ZnO thin films: controlling the intragap states of electron transporting interlayers for efficient and stable inverted organic solar cells Adv. Energy Mater. 2014, 4, 1401606

7．X. Gu; W. Cui; H. Li; Z. Wu; Z. Zeng; S.-T. Lee; H. Zhang; B. Sun*, A Solution-Processed Hole Extraction Layer Made from Ultrathin MoS2Nanosheets for Efficient Organic Solar Cells. Adv. Energy Mater. 2013, 3, 1262.

8. S. Bai; M. Cao; Y. Jin*; X. Dai; X. Liang; Z. Ye; M. Li; J. Cheng; X. Xiao; Z. Wu; Z. Xia; B. Sun*; E. Wang; Y. Mo; F. Gao; F. Zhang, Low-Temperature Combustion-Synthesized Nickel Oxide Thin Films as Hole-Transport Interlayers for Solution-Processed Optoelectronic Devices. Adv. Energy Mater. 2013, 4, 1301460.

9. T. Song; S. T. Lee; B. Sun*, Silicon Nanowires for Photovoltaic Applications: The Progress and Challenge. Nano Energy 2012, 1, 654.

10.G. Zou; H. Luo; F. Ronning; B. Sun*; T. M. McCleskey; A. K. Burrell; E. Bauer; Q. X. Jia, Facile Chemical Solution Deposition of High-Mobility Epitaxial Germanium Films on Silicon. Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 1782.

11.X. Shen; B. Sun*; D. Liu; S.-T. Lee*, Hybrid Heterojunction Solar Cell Based on Organic�Inorganic Silicon Nanowire Array Architecture. J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, 19408

12.X. Shen; B. Sun*; F. Yan; J. Zhao; F. Zhang; S. Wang; X. Zhu; S. Lee, High-Performance Photoelectrochemical Cells from Ionic Liquid Electrolyte in Methyl-Terminated Silicon Nanowire Arrays. ACS Nano 2010, 4, 5869.

招生及招聘

        本课题组在半导体器件包括太阳电池和薄膜场效应管方面具有良好的实验条件，欢迎有化学及化工、物理学、电子学、材料学和新能源等相关专业的本科生和硕士生报考，欢迎本科生来课题组学习和交流，同时欢迎博士生和博士后加盟。

联系方式

E-mail: bqsun@suda.edu.cn

website: baoquansun.weebly.com/

Tel: 86-512-65880951
Fax: 86-512-65882846

910楼302A

zhetengwan

孙宝全Small：7.41％效率！空气处理的有机太阳能电池

Li等人开发出了基于低带隙，空气稳定的菲啶酮基三聚物（PDPPPTD）和PC61BM的光伏器件（不涉及任何添加剂工程），并获得了6.34％的高效率。未封装的PDPPPTD/PC61BM器件具有优异光热稳定性以及长期稳定性。进一步通过引入茴香醛（AA）添加剂，器件的效率可达7.41％，这是目前空气处理和稳定的有机光伏器件的最高效率之一。

Li P, et al.Air-Processed, Stable Organic Solar Cells with High Power Conversion Efficiency of 7.41%[J]. Small, 2019.

DOI: 10.1002/smll.201804671

https://doi.org/10.1002/smll.201804671

wudaogang

卤素钙钛矿材料凭借其优异的光电性能，已经引起了广泛的关注。其中，钙钛矿太阳能电池的光电转化效率从3.8%迅速提高至23.7%。最近，大量的研究报道，通过钾离子(K+)掺杂铅卤素钙钛矿可明显提高钙钛矿太阳能电池的性能，同时减小器件的迟滞效应。然而，对于K+占据晶格的位置引起了很大的争议。

早期的研究发现，K+掺杂引起晶格收缩，因此K+应该占据A位。然而，根据衡量钙钛矿晶格稳定性参数–容忍因子规律，K+的离子半径太小不能形成稳定的钙钛矿结构，K+很难占据A位。随后研究者将理论与实验相结合，通过密度泛函理论(DFT)表明，相比A位K+更有可能位于间隙位置。然而，若K+位于间隙位置将容易引起缺陷，从而增加非辐射复合，不利于器件性能。最近的研究发现，K+既没有进入到钙钛矿晶格，也没有占据间隙位置，而是位于三维(3D)钙钛矿晶界处和表面，形成了富含钾的钝化层，从而较少非辐射复合和抑制离子的迁移。但是，并没有说明具体的物相以及物相的存在如何减少3D钙钛矿的缺陷。

苏州大学功能纳米与软物质研究院孙宝全课题组及王璐副教授等针对K+掺杂卤素钙钛矿引起的争议，结合钙钛矿薄膜的钝化机理，通过实验与理论模拟揭示K+掺杂的机理。结果显示，掺杂K+在3D晶界处形成富含钾的新相，结合理论模拟与标准卡片，进一步证实新的物相极有可能为二维(2D)结构的K2PbI4。在K2PbI4与3D钙钛矿之间存在的介电限域效应引起光学性能的红移，同时2D K2PbI4的出现极大程度上的降低缺陷，电子(空穴)缺陷密度从8.64×1015 cm-3 (4.25×1015 cm-3)降低到2.55×1015 cm-3 (2.41×1015 cm-3)。因此晶界处存在的2D K2PbI4起着钝化的作用，减少钙钛矿薄膜缺陷，增加辐射复合。因此，掺杂5%的KFAMA钙钛矿太阳能电池效率为20.4%，同时未封装的器件在30%湿度下放置1000 h后，器件效率仍保持90%以上。

此项研究工作进一步揭示了K+掺杂的提高钙钛矿电池的机理，将为通过结构调控制备高性能的钙钛矿电池提供了重要的手段，为之后的钙钛矿电池的性能提升研究提供了理论与实验的基础。相关论文在线发表在Solar RRL (DOI: 10.1002/solr.201900053)上。

qiangshu

苏州大学孙宝全通过真空热沉积法制备全无机钙钛矿膜，以提高其热稳定性和吸湿稳定性。通过有意添加额外的溴化物，并在空气暴露过程形成CsPb2Br5嵌入基质CsPbBr3中的CsPbBr3/CsPb2Br5纳米晶体结构，从而提高荧光强度和稳定性。CsPbBr3/CsPb2Br5薄膜在四个月后几乎可以保留其初始PL强度，甚至可以储存在大气环境中。CsPbBr3/CsPb2Br5薄膜的PL强度在升高的温度下消失，并在短时间内通过冷却恢复。可逆PL转换过程可重复数百次。基于可逆PL特性，通过在柔性透明基底上采用加热电路来演示原型热驱动信息显示器件。这些具有可逆PL特性的钙钛矿薄膜有望成为另一种固态发光显示器。

Yeshu Tan; Ruiying Li; Hao Xu; Yuanshuai Qin; Tao Song; BaoquanSun. Ultrastable and Reversible Fluorescent Perovskite Films Used for Flexible Instantaneous Display. Advanced Functional Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adfm.201900730

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201900730

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由于高效率，低制造成本，高纯度和广泛可调的发光等诸多优势，钙钛矿发光二极管（PeLEDs）在过去几年中引起了极大的关注。通过在钙钛矿组合物和器件结构的工程不断优化，PeLEDs的外部量子效率提升至20％以上，前途无量。但是，其运行稳定性差，包括纯蓝色（发射波长，450-470 nm）和纯红色（发射波长，620-650 nm）的光谱不稳定性。PeLEDs和偏压下的短工作寿命阻碍了可能的实际应用。苏州大学孙宝全联合林雪平大学S. Bai团队总结了最近钙钛矿材料和LED器件结构的研究进展，以提高纯蓝色和纯红色PeLED的光谱稳定性和工作条件下的运行稳定性。另外，也介绍对可用于进一步提高PeLED稳定性的可能策略的展望。

Zou, Y., Yuan, Z., Bai, S., Gao, F. & Sun, B. Recent progresstoward perovskite light-emitting diodes with enhanced spectral and operationalstability. Materials Today Nano, 2019.

DOI: 10.1016/j.mtnano.2019.100028

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2588842019300094