二氧化碳光子科学建制化研究中心(以下简称“建制化中心”)是中国科学院统筹推进科研院所改革,提升原始创新能力,打造具有国际竞争力的高水平研究机构的试点。建制化中心是面向国家“双碳”战略需求,聚焦二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)重大科学与技术瓶颈问题,发挥大科学装置优势,重点布局CO2高效捕集、CO2综合利用、电解水制氢和理论模拟与设计等领域,开展基础研究和关键核心技术研发,为国家“双碳”战略提供高质量科技支撑。中心主要立足CCUS原始创新和关键核心技术攻关,创制催化材料,创新催化路径,在原子、分子水平阐明反应机制,取得从基础研究到应用示范链条式创新。
催化与表界面化学动态理论模拟团队针对催化领域固有问题和国家双碳战略,聚焦于复杂界面体系的理论研究催化模拟方法和软件开发,以及纳米材料结构、性质及理论应用。团队独立发展了配体金纳米团簇结构的“全统一模型”和真实反应环境中“多尺度结构重构模型”2个,开发了催化剂结构和性能模拟的“多尺度工况模拟软件(MOSP)”1套。
团队承担多项国家级和中国科学院院级项目,累计发表SCI论文200余篇,其中包含Science 2篇,Science/Nature子刊10余篇。
钙钛矿叠层光伏电池团队面向我国”双碳”战略需求,重点开发新一代光伏电池所需的关键材料,关键技术及其产业化应用。实验室先使用面积约700 m2,设备投资超1000万元。拥有国内首条100 MW级异质结电池及组件产线实际研发经验,已建成处于国内领先水平的晶硅/钙钛矿叠层量产示范线。依托上海光源(包括BL14B1、BL14W、BL16U1等衍射与谱学线站),自主研发原位GIXRD、XAFS测试装置,实现了高通量材料制备与原位表征。
团队围绕钙钛矿薄膜生长机制解析、钙钛矿叠层电池关键界面的优化设计和性能调控、光伏电池稳定性机理研究等方向承担并完成了国家自然科学基金,中国科学院青年交叉基金,山西省科技厅揭榜项目,山西省科技厅成果转化项目及山西省晋能集团委托项目等。实验室单结钙钛矿太阳能电池能量转换效率突破25%,倒置型大面积器件(有效面积64 cm²)效率突破20%。钙硅叠层电池在实验室已实现效率超过33%,并在商业化绒面晶硅上探索实现效率超过30%的可能性。已在《Advanced Materials》、《Energy & Environmental Science》、《Nature Communications》《Angewandte Chemie International Edition》等高水平国际期刊上发表SCI论文近200篇,获国家发明专利十余项。目前团队成员具有跨学科背景,涵盖物理、化学、材料、电子工程等领域,包括副高级一人,中级一人,在读研究生12名(包含联合培养学生)。团队与香港城市大学、海南大学等高校有着密切合作,并与山西晋能集团,晶澳科技等行业知名企业建立了紧密的产学研合作关系,创造了良好的经济和社会效益。毕业生曾获学业奖学金、三好学生等奖励,毕业生后就读于上海交通大学,就业于中芯国际、宁德时代等单位。