南昌大学光伏研究院2018年工作总结

点击数: 作者:光伏研究院 文章来源: 发布日期:2019-03-25

          2017年是国家十三五计划第二年,国家“双一流”建设启动第一年。全院认真学习、贯彻党的第十九届全国代表大会精神和校党政领导指示精神,努力开展产学研合作研发和工程师人才培养工作,同时始终牢记和紧抓安全工作,确保了全年综治安全。全体成员努力奋斗,在科学研究、技术开发与产业化推进、社会服务、本科生与研究生培养、平台建设、队伍建设等多方面都取得了良好业绩。以下分别报告。

  0 “双一流建设”-光伏新材料方向

  1 完成“南昌大学光氢储充智能独立微网系统”。取得积极社会反响。

  2 成功举办“非晶硅/晶体硅异质结(HAC)光伏技术发展与国产化道路”研讨会。~150名来自全国光伏企业、研发机构和高校的技术专家参会交流。

 

 

  1 研究与开发及成果产业化推进工作

 

   1与江西正拓新能源合同总额520万元的“纳米疏孔硅负极材料”的技术转让与产业化项目中试产线建设完成并成功试产。该项目可以较低的成本使当前一般石墨负极锂电池储电密度一举提高50%以上,全电池循环寿命和首效国内领先。目前项目已经顺利结题。合同经费全部到账共计520万元(其中2018年进账275万元)

   2利用西门子法碎料硅制备高纯氮化硅技术,转让新疆晶硕材料科技有限公司,实施完成结题。合同款60万元全部到账。该项目使公司α氮化硅单炉合成时间由~200小时一举缩短为~90小时,大幅提高产率,降低成本。得到好评。

   3针对晶体硅异质结太阳电池(HAC),提出了HACDHACL系列结构,就HACL电池以进行了模拟验证,并申请相关专利34项,其中已经授权4项实用新型。进一步改及了HACD的制备计算路线,初步流片获得了~17的转化效率(全尺寸硅片)。

   4由本院独创的n-PERT电池特种扩散制结技术进展良好,命名为“无氧扩散技术”,并申请了发明专利。此技术作为我们与晶科公司联合申报国家重大研发专项的重要研究内容之一。

    5由引进团队开发的MicroLED矩阵芯片技术的产业化获得重要进展,获得了江西省人才。。。。的1500万元投资支持。

    6 锂电负极材料方面再获一项重大产业化成果:就“高能量密度锂离子电池复合负极材料”与上高县荣炭科技有限公司签订合作协议,项目金额1000 万 元(20186月已到账330万元)。开发了喷雾CVD方法成功制备了硅碳复合材料,与传统方法相比,该方法具备制备工艺简单,易于控制材料形貌、生产成本低,生产效率高,适合规模化生产等优点。所制备的材料颗粒均匀,呈类球形结构,分散性好,团聚少,材料的充放电容量及首次效率都比较高,材料的循环稳定性好。

    7在锂离子电池隔膜改性方面,完成了一系列涂层改性隔膜的制备与性能研究。

    8完成聚酰亚胺高导热石墨膜的市场、关键设备及关键工艺路线调研工作,获得了江西省“双千计划”的支持。拟于2019年在该课题方向开展相关研究工作,为光伏研究院在散热材料领域开拓新的方向。

    9本院李晓敏博士所承担的863计划项目完成中试线建设,并于20186月通过科技部技术验收。为后续成果转化项目申报打下良好基础。

   10在新型锂硫电池技术研究方面,基于锂硫电池的多功能载体和固硫新机制研究,开展了锂硫电池的多功能载体设计和固硫新机制研究,研制了高可逆容量的硫碳复合正极材料;和华东理工大学合作,研制了多功能的锂硫电池隔膜材料,突破了锂硫电池的低硫负载量和负极锂枝晶问题;制得可逆容量高达900 mAh g-1,循环寿命高达200次的电池样品;撰写了相关论文5篇;其中,4篇论文已被Journal of Materials Chemistry ASCI期刊接收,1篇论文正在Advanced Functional Materials 第二次反修。

   11 新型钙钛矿型太阳电池前沿研究进一步推进,相关研究两次在SCI I区源刊发表。

   12 围绕光伏面板玻璃表面的自清洁开展了低成本亲水性自清洁减反射薄膜的研制,提出利用二氧化钛的光致超亲水性能和半导体的防静电功能的协同作用来实现自清洁的目的,制备了一种低成本的具有良好稳定性且可常温固化的自清洁分散液。同时,与课题组成员合作对电池片和组件一体化设计,开发一种能同时提高组件短路电流密度、开路电压和填充因子,又降低组件成本的低成本高效晶硅组件。

   13 针对类单晶铸锭过程中籽晶的晶向偏差问题,基于分子动力学的研究手段,开展如下的工作:1)在周期性边界条件下构建了两个籽晶的小角度偏差,并通过相向生长,发现在交界面会形成线位错,线位错的数量和距离与角度的偏差大小有关;2)认真分析了形成线位错的种类,发现是刃位错,确定了其伯格斯矢量的大小;3)基于已有结果,硅的小角度晶界也可以用位错来解释,但是随着角度的增大,就会发展为晶界,可是没有获得一个明确的临界角度。由于目前的研究方法可以形成不同晶面的晶界的方法,因此开展了多晶硅切割的分子动力学的模拟。开展了高阶张量的研究:1)确定了任意阶偏张量的对称性分类结果,对已有结果进行了更正修改;  2)发展了一种新的高阶张量的对称性种类的确定方法。相关研究

  14新增授权发明专利7项,授权实用新型2项;新增公开/受理专利7项。详见附表1

  15发表研究论文38篇,其中SCI源刊论文22篇(其中一区3篇),会议论文10篇(其中邀请报告5篇)。详见附表2

  16 新增项目10项,在研项目20项。现有项目合同总额1953万元。2017年项目经费到账315万元。详见附表3

  17 参与南昌大学世界一流学科“新材料技术学科群”建设项目论证和获国家教育部批准后的启动工作。

  2 社会服务

- 成功举办了“非晶硅/晶体硅异质结(HAC)光伏技术发展与国产化道路”研讨会,150余名光伏业内著名学者、教授、企业家及技术人员参加,获得了大家的一致好评。

- 863项目成果参加深圳市政府组织的创新南山2018“创业之星"大赛,并获得初创团队组二等奖的佳绩。

- 转让三项技术并现场指导其产业化实施,预计年底前完成锂电负极材料与氮化硅合成技术两项。预计达产后年产值逾2亿元。

- 牵头筹建了“江西省新能源产业产教融合联盟”,并被推选为理事长单位。申报了“新能源产业产教融合重点创新平台-非晶硅晶体硅异质结太阳电池辅材与产线装备国产化开发中心”,已过三轮评审。

- 继续担任“湖北省太阳能高效利用协同创新中心”学术委员会委员,评选开放课题和审定建设报告;应邀承办“江苏省光伏科学与工程协同创新中心分中心”;担任“OFweek 2017中国太阳能光伏行业年度评选”评委、颁奖主持并作主旨演讲;继续担任中国可再生能源学会光伏技术委员会理事(为江西省在该会唯一理事)、江西省光伏产业联盟副理事长、联盟技术委员会主任、江西省锂离子电池负极材料工程技术中心主任。

- 在全国性光伏与国际储电学术与技术会议上向行业与有关机构贡献12个技术研究报告,包括7个邀请报告。

- 接待扬中市人才引进工作党政代表团来访。 

    3 新能源材料与器件本科专业教学等教育工作

   光伏研究院继续承担“新能源材料与器件”本科专业特别是该专业“卓越工程师培养计划”国家项目与省级项目工作。2018年在教育方面主要完成工作如下。

- 与科学出版社签订出版本专业的系列教材,其中新能源技术一书已经出版,新能源材料、光伏物理与太阳电池技术这两本书正在校稿中。

- 完成在校四届“新能源成立与器件”专业学生(20132017级)学生专业课授课和专业实验课指导

- 完成“新能源材料与器件”本科专业2016级学生认识实习、2015级学生生产实习带队指导

- 完成“新能源材料与器件”本科专业2014级学生毕业论文指导

- “新能源材料与器件”本科专业“卓越工程师培养计划”项目第伍期学生19名培养顺利完成,培养质量获得企业普遍好评和高聘,一些参与项目学生在企业实践学习中完成了多项专利技术;同时第六期学生10名分别进入4家企业落实到岗开展实践学习,完成一次巡视检查工作。该项目工作运行良好, “卓越”成效显著。

   4 队伍建设

- 引进谭龙博士。当前光伏研究院构成与编制内人员配置如表1所示。共有博士12名,硕士3名。

1光伏研究院构成与人员配备情况

光伏材料研究所

太阳电池研究所

储电技术研究所

光伏系统研究所

全固态电子技术研究所

周浪 教授

黄海宾 副教授

岳之浩 讲师

胡琳 实验师

孙润光 教授

唐昌新 助研

姚凯 副教授

孙福根 助研

刘轶 实验师

刘宏宇 教授

曾小星 实验师

高超 助研

李晓敏 助研

 

汤昊 讲师

 

孙喜莲 副教授

 

 

谭龙 助研

 

 

附表1                       

 

2018年公开发明专利14项,实用新型专利2项,其中9项获得授权。

 

2018年光伏研究院新增公开及授权专利一览表


附件2

 

2018年总计发表研究论文38篇,其中SCI源刊论文22篇(其中SCI一区3篇),学术会议报告10篇(其中邀请报告5篇)。

 

南昌大学光伏研究院2018年部分发表论文目录

 

1.         Huang Haibin, Yue Zhihao, He Yuping, Yuan Jiren, Zeng Xiaoxing, Zhou Naigen, Zhou Lang. Formation of epitaxial heavy-doped silicon films by PECVD method. Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science Edition), 2018, 33(3):585-588.SCI源刊).

2.         Haibin Huang, Gangyu Tian, Lang Zhou*, Jiren Yuan*, Wolfgang R. Fahrner, Wenbin Zhang, Xingbing Li, Wenhao Chen, and Renzhong Liu. Simulation and experimental study of a novel bifacial structure of silicon heterojunction solar cell for high efficiency and low cost. Chin. Phys. B Vol. 27, No. 3 (2018) 038502.

3.         Jiren Yuan, Haibin Huang*, Xinhua Deng, Cuicui Liu, Huaying Chen, Xiling He, Chao Gao, Zhihao Yue, Yong Zhao, Lang Zhou. Preparation and characterization of the Si:Co layer for intermediate band solar cell applications. Optical Materials, 77 (2018): 34-38.

4.         孙喜莲,陈鹏辉,周浪,Mohammad Mujahid. 聚乙二醇对二氧化钛薄膜结构及其超亲水性能的影响,光学学报,2018381):0116001-1-6.

5.         X.L. Sun, P.H. Chen, M. Mujahid, L. Zhou. Effect of withdrawal speed on the microstructure and self-cleaning properties of TiO2 thin films.under review

6.         T. XieF.G. SunX.Q. ZhouL. LiuZ.Y. LiuL.K. LiuZ.L. WuZ.H. YueL. Zhou and H. Tang*, Rheological phase method synthesis of carbon-coated LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 as the cathode material of high-performance lithium-ion batteriesApplied Physics A.(2018) 124: 720.

7.         [1] Xu Guojun, Jin Chenxin, Lan Yu, Liu Liekai, Kong Kaijie, Yang Xixi, Yue Zhihao*, Li Xiaomin, Sun Fugen, Huang Haibin, Zhou Lang. Enhanced conductive core–shell structured Si/Ag@SiOxparticles as high performance anode material for lithium ion batteries [J], Materials Letters, 2018, 233: 228-232. SCIE, 二区论文.

8.         [2] Guojun Xu, Chenxin Jin, Kaijie Kong, Xixi Yang, Zhihao Yue*, Xiaomin Li, Fugen Sun, Haibin Huang, Lang Zhou. Performance of n-type silicon/silver composite anode material in lithium ion batteries: A study on effect of work function matching degree [J]. Chinese Physics B, 2018, 27(10): 108201. SCIE,三区论文.

9.         (1) Fugen Sun*, Bo Zhang, Hao Tang, Zhihao Yue, Xiaomin Li, Chuanqiang Yin, Lang Zhou*, Heteroatomic TexS1-x molecule/C nanocomposites as stable cathode materials in carbonate-based electrolytes for lithium-chalcogen batteries, Journal of Materials Chemistry A, 2018, 6: 10104-10110. (SCI 1区,IF="9.9)

10.     (2) Fugen Sun, Hao Tang, Bo Zhang, Xiaomin Li, Chuanqiang Yin, Zhihao Yue, Lang Zhou, Yongsheng Li*, Jianlin Shi*, PEO-linked MoS2-graphene nanocomposites with 2D polar-nonpolar amphoteric surfaces as sulfur hosts for high-performance Li-S batteries, ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2018, 6: 974-982. (SCI 1)

11.     (3) Haining Yu, Bo Zhang, Fugen Sun*, Guangyu jiang, Nan zheng, Chuanpeng Xu, Yongsheng Li*, Core-shell polyhedrons of carbon nanotubes-grafted graphitic carbon@nitrogen doped carbon as efficient sulfur immobilizers for lithium-sulfur batteries, Applied Surface Science, 2018, 450: 364-371. (SCI 2)

12.     (4) Fugen Sun*, Yahui Li, Zilong Wu, Yu Liu, Hao Tang, Xiaomin Li, Zhihao Yue, Lang Zhou*, In situ reactive coating of metallic and selenophilic Ag2Se on Se/C cathode materials for high performance Li-Se batteries, RSC Advances, 2018, 8: 32808-32813. (SCI)

13.     (5) Guangyu Jiang, Nan Zheng, Xiao Chen, Guoyu Ding, Yahui Li, Fugen Sun*, Yongsheng Li*, In-situ decoration of MOF-derived carbons on nitrogen-doped ultrathin MXene nanosheets to multifunctionalize separators for stable Li-S batteries, Advanced Functional Materials, 2018. (SCI 1区,IF="13.3,已返修)

14.     1 Formation of Dislocations in the Growth of Silicon along Different Crystallographic DirectionsA Molecular Dynamics StudyCrystal20188346. 周耐根,魏秀琴,周浪

15.     2 Ultrasonication pretreatment of diamond wire sawn multi-crystalline silicon wafers for texturingMaterials Science in Semiconductor Processing 74 (2018) 292296。章金兵,彭也庆,叶行方,周小英,郝刚,周浪

16.     3 Thermal pretreatment of diamond wire sawn multi-crystalline silicon wafers for wet acid texturization of solar cells, Mater.Res.Express 6(2019)025911.

17.     章金兵,付红平,叶行方,周浪

18.      4 Molecular dynamics simulation of the solidification process of multicrystalline silicon from homogeneous nucleation to grain coarsening CrystEngComm, 2018,20, 3569, 隋小晓,陈永建,周耐根,汤斌兵,周浪

19.     5 Molecular dynamics simulation study of the microstructure of a-Si:H thin ?lm grown by oblique-angle depositionPhysica B: Condensed Matter 545 (2018) 80–85。罗尧荣,林茂华,周耐根,黄海宾,蔡其泰,周浪

20.     6 Molecular dynamics study about the effect of substrate temperature on a-Si: H structure. Applied Physics A, 124(1): 18, 2018. 罗尧荣,龚洪勇,周耐根,黄海宾,周浪

21.     7 A molecular dynamics study of atomic configurations of dislocations accompanying twins in crystal growth of Si from melt, Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering, 26 (2018) 085003. 常章用,周耐根,张齐,龚洪勇,林茂华,周浪

22.     Xiaomin Li, Juying Wu, Changyu Tang, Zhoukun He, Ping Yuan, Yong Sun, Woon-ming Lau, Kai Zhang, Jun Mei*, Yuhong Huang*. High temperature resistant polyimide/boron carbide composites for neutron radiation shielding. Composites Part B, 159 (2019):355-361 (SCI, 二区,IF="4.92)

23.     [2] 李晓敏, 吴菊英, 唐昶宇, 袁萍, 邢涛, 张凯, 梅军*. B4Cp/PI聚酰亚胺复合薄膜耐高温及热中子辐照屏蔽性能研究.材料工程, 2018,46(3):42-48 EI

24.     [3] 唐鹿, 薛飞,郭鹏,罗哲,李旺*,李晓敏*,刘石勇. 氢退火的BZO前电极对非晶硅薄膜太阳能电池性能的影响,发光学报,2018,39(6):838-843 EI.


附件三:

2018新增项目10项:其中国家级1项;省部级5项;企业4项。合同额222万元,2017年到账149万元

2018年在研项目19项:其中国家级7项;省部级11项;企业1项。合同额1725万元,2017到账166万元

2018总计项目进账:315万元。现有合同总额1953万元。

1.  新增项目

序号

项目名称及编号

项目时间

项目来源

合同额(万元)

2018年到账(万元

1

高能量密度锂离子电池复合负极材料

2018-2021

上高县荣炭科技有限公司

1000

330

2

基于多壳层空心电催化剂的高硫载量硫基正极材料构筑及其锂硫电池性能

2018-2021

江西省自然科学基金面上项目

6

6

3

,高阶物理张量对称性分类和识别研究及应用(11802112

2018-2021

国家自然科学基金委青年科学基金项目

22

13.2

4

晶体硅太阳能电池用电极浆料开发

2018-2020

江西核工业兴中新材料有限公司

1

1

5

异质结太阳电池用PECVD技术

2018-2022

东莞帕萨电子装备有限公司

24

3

6

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

总计

合计10项:其中国家级1项;省级5项;横向4项;总合同额222万元 2018年到账149万元

222

149

 

2.  在研项目

序号

项目名称及编号

项目时间

项目来源

合同额

(万元)

2018到账(万元)

 

1

用于Cu2ZnSn(S,Se)4太阳电池的Cd1-xZnxS缓冲层及吸收层/缓冲层界面电学特性研究(61504054

2016-2018

国家自然科学基金青年科学基金

20

12

 

2

蛋黄-壳型硒硫基复合正极材料的可控制备及其锂电池性能(51502090

2016-2018

国家自然科学基金青年科学基金

20

5

 

3

多晶硅太阳电池片气相刻蚀制绒反应动力学研究61574072

2016-2019

国家自然科学基金面上项目

72

0

 

4

适合巴基斯坦环境条件的双面发电光伏组件研发与中试生产20161ACH80010

2016-2019

江西省重点研发计划之重大项目

50

0

 

5

基于新型聚合物/无机杂化空穴传输材料的高效钙钛矿太阳能电池研究(61504053

2016-2018

国家自然科学基金

21

9

 

6

双层发射极掺氧钝化晶硅异质结太阳电池技术(2016BBH80043

2016-2018

江西省重点研发计划-技术引进与合作研究-重点项目

8

 

 

7

金刚石线锯切割多晶硅片的气相制绒技术研究(2015KY12

2015-2017

江西省博士后科研择优资助项目

5

 

 

8

基于聚三苯氨类有机/无机杂化空穴传输材料在钙钛矿太阳能电池中的应用

2015-2018

省自然科学基金

5

 

 

9

微米多孔硅负极材料的制备及其金属修饰储锂研究(13008106

2016-2017

中国博士后基金

5

 

 

10

高倍率性能磷酸铁锂正极材料的制备工艺研究(编号KJLD14008)

2014-2017

江西省教育厅科技落地计划

50

 

 

11

纳米疏孔硅负极材料研究(110023278

2015-2018

江西正拓新能源科技有限公司

520

275

 

12

锂硫电池用硫/MgO/炭复合材料的原位构筑及其多重固硫性能(15YF1402800

2015-2017

上海市青年科技英才扬帆计划

10

10

 

13

高性能绿色薄膜专用料的制备技术(2015AA034004

2015-2017

国家863计划项目  

747

 

 

14

多壳层金属纳米粒子用于可溶液加工高效太阳能电池的全光谱吸收增强研究

2016-2018

省科技厅

20

20

 

15

有机/无机杂化材料用于低成本制备稳定高效的柔性钙钛矿太阳能电池

2016-2018

先进特种材料及制备加工新技术教育部重点实验室开放课题

5

5

 

16

热丝CVD法制备用于晶硅异质结太阳电池的a-SiOx:H薄膜研究(NJ20160032

2016-2017

江苏省能量转换材料与技术重点实验室

3

0

 

17

新能源材料与器件本科专业卓越工程师培养计划项目

2011-2020

教育部 / 教育厅

160

 

 

18

高效低成本晶体硅前场非晶硅背结的n型晶硅双面太阳电池研究

2018-2018

国家自然基金应急管理项目

10

 

 

19

江西省太阳能光伏重点实验室

2017-2019

江西省科技厅

20

 

 

20

江西省光伏技术创新团队专项 - 非晶硅/晶体硅异质结太阳电池低温焊料栅线技术研究

2017-2019

江西省科技厅

30

 

 

 

21

基于非真空工艺的气相掺Ge制备Cu2ZnSn(S,Se)4太阳电池吸收层材料及其电学特性研究20171BAB212018

2017-2019

江西省自然科学基金青年基金项目

6

 

 

 

22

基于极性/非极性不对称三明治结构的硫基复合正极材料构筑及锂硫电池性能(20171BAB216007

2017-2019

江西省青年科学基金资助

项目

6

 

 

 

23

多晶硅铸锭炉的结构优化和位错形成控制的仿真模拟研究(20171BBE50054

2017-2020

省科技厅

20

 

 

 

24

低成本制备高镍三元锂离子电池正极材料

2017-2019

杭州宏示电子科技有限公司

50

 

 

 

25

类单晶硅锭技术研究

2017-2020

晶科能源科技有限公司

10

 

 

 

25

利用西门子法多晶硅碎料制备高纯氮化硅技术转让与产业化

2017-2018

新疆晶硕新材料有限公司

60

40

 

 

27

多晶硅锭生产工艺分析与咨询

2017-2020

苏州晶樱光电科技有限公司

12

0

 

 

总计

合计10项:其中国家级1项;省级5项;横向4项;总合同额222万元 2017年到账149万元

222

149