黃富強(qiáng),男,1969年生,畢業(yè)于北京師范大學(xué),現(xiàn)任中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研究員,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)兼職教授。
主要研究方向?yàn)樾滦凸怆姴牧吓c太陽能電池,新能源納米材料和新概念器件。
個(gè)人經(jīng)歷
教育經(jīng)歷
工作經(jīng)歷
2010年-至今:北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院,教授,博士生導(dǎo)師。
2003年-至今:中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所,研究員,博士生導(dǎo)師。
2002年-2003年:賓夕法尼亞大學(xué)材料工程和科學(xué)系,助理研究員。
2000年-2002年:美國西門子股份公司研究開發(fā)部,主管科學(xué)家。
1998年-2000年:西北大學(xué)化學(xué)系,研究助理。
1996年11月:美國康奈爾大學(xué)化學(xué)系,訪問科學(xué)家。
1996年-1998年:美國密歇根大學(xué)化學(xué)系,博士后。
主要成就
科研成就
研究興趣
(1)新型光電材料與太陽能電池。
(2)新能源納米材料和新概念器件。
科研成果
發(fā)表Science、Nature Mater.、Nature Commun.、Chem. Soc. Rev.、Adv. Mater.、J. Am. Chem. Soc.等高影響力SCI論文300余篇,被引用13,000余次,最高單篇>500次;21篇入選ESI前1%高被引論文。
近年來圍繞能源材料設(shè)計(jì)和制備做出了系統(tǒng)的創(chuàng)新性工作:基于復(fù)雜化合物晶體結(jié)構(gòu)中原子基團(tuán)的相似相聚特性提出了多物理量協(xié)同的結(jié)構(gòu)功能區(qū)的概念和堆積因子的理論模型,設(shè)計(jì)和合成性能優(yōu)異的能源新材料,有127種新化合物被Pearson's Handbook所收錄;基于多尺度結(jié)構(gòu)和性能的設(shè)計(jì)理論發(fā)明了多種石墨烯的獨(dú)特結(jié)構(gòu),氮摻雜介孔少層碳突破目前碳基的比容量極限,相關(guān)成果在Science發(fā)表并獲得關(guān)注;將雙元金屬協(xié)同制備的低缺陷石墨烯應(yīng)用于薄膜太陽電池,銅鎵電池效率達(dá)18.6%,并在國內(nèi)率先完成兆瓦級(jí)中試示范。申請(qǐng)發(fā)明專利98項(xiàng)(國外18項(xiàng))。先后承擔(dān)973、863、NSFC(杰青、重點(diǎn)、面上)等課題30余項(xiàng),其中國家杰青結(jié)題為“特優(yōu)”。
主要承擔(dān)項(xiàng)目
國外參加項(xiàng)目:·美國自然科學(xué)基金、美國能源部基金。
國內(nèi)參加項(xiàng)目:
研究成果
1.圍繞太陽能利用,展開了銅銦鎵硒太陽電池、納米光電材料、透明電極薄膜、新型超導(dǎo)材料、石墨烯等的性能探索、制備工藝及器件集成研究,取得較好的工作。2010年發(fā)表SCI論文約15篇(包括JACS、Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、Eng. Environ. Mater.等),專利申請(qǐng)18項(xiàng)(4項(xiàng)國際專利),專利授權(quán)5項(xiàng)。
2.圍繞大面積、高效率CIGS太陽電池低成本制備工藝的開發(fā),采用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的非真空液相法制備了高性能的CIGS薄膜太陽電池,小面積(0.4 cm2)電池在AM1.5模擬太陽光下的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了13.83%,是國內(nèi)第一家采用非真空液相法制備出高效CIGS薄膜太陽電池,并經(jīng)中科院太陽光伏發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)質(zhì)量檢測中心檢測和證實(shí)。
3.開展了CdTe電池新結(jié)構(gòu)、新材料的探索。發(fā)現(xiàn)可兼容目前CdTe工藝的織構(gòu)化方法,提出全新CdTe電池限光結(jié)構(gòu),通過QE測試確定提高了光吸收。采用p型石墨烯做CdTe電池的電極材料,其中做背電極得到9.1%的電池效率,優(yōu)化工藝后有望進(jìn)一步提高。單層到多層石墨烯透明導(dǎo)體薄膜實(shí)現(xiàn)方塊電阻[~1000W(單層)?200W(6-7層)],并構(gòu)建新結(jié)構(gòu)電池(Glass/n-Graphene/cds /CdTe /p-Graphene)效率到達(dá)4.1%。
4.提出了一種新的復(fù)合結(jié)構(gòu) — 半導(dǎo)體|半金屬|(zhì)半導(dǎo)體,該結(jié)構(gòu)可以很好的提升太陽能的利用效率,可以作為優(yōu)異的染料敏化太陽能電池的電極材料,也可以作為很好的光催化材料。同時(shí),我們開發(fā)了一種合成半導(dǎo)體復(fù)合二氧化鈦空心球材料的簡易方法,可以實(shí)現(xiàn)空心球的膜厚、空心到實(shí)心和成分的可控。該方法采用含結(jié)晶水硫酸鹽輔助溶劑熱過程來合成二氧化鈦復(fù)合材料,得到的復(fù)合二氧化鈦在光催化降解有機(jī)污染物和作為染料敏化太陽能電池的電極材料方面均顯示出很好的性能。此外,我們?cè)谥皳诫s二氧化鈦納米晶的研究基礎(chǔ)上進(jìn)行了摻雜二氧化鈦納米晶材料的研究工作,同樣得到了預(yù)期的結(jié)果。這些工作發(fā)表于Adv. Mater. 2010, 22, 3719-3722和Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 509–515。
5.采用磁控濺射法,使用自制高導(dǎo)電性的缺氧的ZnO基納米陶瓷靶材,制備了電學(xué)和光學(xué)性能優(yōu)越的ZnO基透明導(dǎo)電薄膜,并通過對(duì)薄膜濺射過程中成核和生長兩步進(jìn)行獨(dú)立的調(diào)控,制備了高織構(gòu)化表面的ZnO基薄膜。所制備的薄膜結(jié)晶性更好,方塊電阻(0.66 W/sq)、可見透光率(~90%)和RMS粗糙度(40.2 nm)指標(biāo)均達(dá)到或超過文獻(xiàn)報(bào)道。該項(xiàng)工作發(fā)表于ACS Appl. Mater. Interfaces, 2 (2010) 2147–2152。
6.通過新型折射率梯度納米結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),低成本制備納米球自組裝梯度陣列結(jié)構(gòu)、納米薄膜/納米球復(fù)合結(jié)構(gòu)、聚乙二醇/聚乙烯吡咯烷酮模板法孔隙調(diào)控薄膜和氧化鋅/SiO2雙層結(jié)構(gòu)等納米多孔結(jié)構(gòu)人工可控、折射率在基底與空氣之間準(zhǔn)連續(xù)可調(diào)、具有良好寬光譜減反增透性能新型納米復(fù)合結(jié)構(gòu),探索研究其減反增透機(jī)理,并研究功能納米顆粒的復(fù)合技術(shù)以及微納米顆粒的復(fù)配技術(shù),發(fā)展納米顆粒的表面修飾技術(shù),以提高涂層的附著力、耐磨損以及疏水、自清潔等綜合特性,研究該工藝在太陽能電池方向的應(yīng)用開發(fā),可見光增透達(dá)到99.1%,并進(jìn)行工業(yè)化技術(shù)放大探索研究,申請(qǐng)專利3項(xiàng)。
7.根據(jù)相似相聚原則和熱力學(xué)逆向設(shè)計(jì)思路,通過選擇具有高反應(yīng)活性的合適原料體系,采用反應(yīng)燒結(jié)的方法,用低溫快速合成方法首次成功在900℃合成具有高Tc和高Hc2的SmFeAsO基超導(dǎo)材料。在此基礎(chǔ)上發(fā)展了更簡單的機(jī)械合金化方法和更快速的微波合成方法。采用反應(yīng)活性更高的“亞穩(wěn)”的SmAs和氧化亞鐵為主要原料,將SmFeAsO基超導(dǎo)材料的合成條件有效降低到900℃/2小時(shí);非單質(zhì)的LnOF和Fe2As等化合物原料的使用可以有效避免中間反應(yīng)過程從而降低雜相含量。通過高能球磨處理可以提高粉體的反應(yīng)活性,將F摻雜1111體系鐵基超導(dǎo)材料的合成條件進(jìn)一步降低到低溫快速合成方法的900℃/20分鐘,其Tc~50K,Hc2~390T。該工作發(fā)表于J. Am. Chem. Soc., 132, 3260–3261 (2010),并被Nature Asia專文評(píng)論。
8.20185年4月,中科院上海硅酸鹽研究所首席研究員黃富強(qiáng)帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出治污新材料,光照2周內(nèi),可明顯改善水質(zhì),幫助污水變清。
代表性論文
Lin TQ,Chen IW, Liu FX,Yang CY, Bi H, Xu FF, Huang FQ*,氮doped mesoporous 碳 of extraordinary 電容 for electrochemical 能量 storage.Science,2015,350,1508-1513.
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 硼doped graphene and its CdTe solar cell application. 能量&Environmental Science,4(2011)862-5.
Bi H,Huang FQ*, Liang J, Xie XM, Jiang MH, Transparent Conductive Graphene Films Synthesized by Ambient 壓強(qiáng) 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 visiblelight 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 化學(xué), 21 (2011) 4888-92.
Fang AH, Huang FQ*, Xie XM, Jiang MH, Low-溫度 rapid synthesis and superconductivity of Fe-based oxypnictide superconductors. Journal of the American Chemical Society, 132 (2010) 3260-1.
Lü XJ, Mou XL, Wang YM, Huang FQ*, Xu FF, A general preparation strategy for hybrid TiO2 hierarchical spheres and their enhanced solar 能量 utilization efficiency. Advanced Materials, 22 (2010) 3719-22.
Lü XJ, Mou XL, Wu JJ, Zhang DW, Huang FQ*, Xu FF, Huang SM, Improved-表演 dye-sensitized solar cells using Nb-doped TiO2 electrodes: efficient electron injection and transfer. Advanced Functional Materials, 20 (2010) 509-15.
Wu JJ, Li JT, Lü XJ, Zhang LL, Yao JY, Zhang FX, Huang FQ*, Xu FF, A one-pot method to grow pyrochlore H4Nb2O7octahedron based photocatalyst. Journal of Materials 化學(xué), 20 (2010) 1942-6.
Wan DY, Huang FQ*, Wang YM, Mou XL, Xu FF, Highly surfacetextured ZnO:Al films fabricated by controlling the nucleation and growth separately for solar cell applications. ACS Applied Materials & Interfaces, 2 (2010) 2147-52.
Liu ML, Chen IW, Huang FQ*, Chen LD, Improved Thermoelectric Properties of 銅Doped Quaternary Chalcogenides of Cu2CdSnSe4. Advanced Materials, 21 (2009) 3808-12.
Liu ML, Huang FQ*, Chen LD, A wide-band-gap p-type thermoelectrical material: quaternary chalcogenides of Cu2ZnSnQ4 (Q = S, Se). Applied Physics Letters, 94 (2009) 202103-5.
Shi XY, Huang FQ, Liu ML, Chen LD *, Thermoelectric properties of tetrahedrally bonded wide-gap 黝錫礦 compounds Cu2ZnSn1-xInxSe4. Applied Physics Letters, 94 (2009) 122103.
Lin XP, Wu JJ, Lü XJ, Shan ZC, Wang WD, Huang FQ*, Novel antimonate photocatalysts MSb2O6 (M = Ca, Sr and Ba): A correlation between packing factor and photocatalytic activity. Physical Chemistry Chemical Physics, 11 (2009) 10047-55.
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Yuan KD, Wu JJ, Liu ML, Zhang LL, Xu FF, Chen LD, Huang FQ*, Fabrication and microstructure of p-type transparent conducting CuS thin film and its application in dye-sensitized solar cell. Applied Physics Letters, 93 (2008) 132106-8.
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Wang YM, Huang FQ*, Chen LD, Li HL, Lin XP, Wang WD, Xia YJ, Solution-processed p-type transparent conducting BaCu2S2thin film. Chemistry of Materials, 19 (2007) 3102-4.
Liu ML, Huang FQ*, Chen LD, Wang YM, P-type transparent conductor: 鋅doped CuAlS2. Applied Physics Letters, 90 (2007) 072109-11.
Liu ML, Wu LB, Huang FQ*, Chen LD, Chen IW, A promisingp-type transparent conducting material: layered oxysulfide [Cu2S2][Sr3Sc2O5]. Journal of Applied Physics, 102 (2007) 116108-10.
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Huang FQ, Ibers JA, Syntheses and structures of the infinite chain compounds Cs4Ti3Se13, Rb4Ti3S14, Cs4Ti3S14, Rb4Hf3S14, Rb4Zr3Se14, Cs4Zr3Se14, and Cs4Hf3Se14. Inorganic 化學(xué), 40 (2001) 2346-51.
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Huang FQ, Ibers JA, Polar 鈦 polychalcogenides: Syntheses and characterization of Cs6Ti6S27, Cs4BaTi6Se27, Rb5AgTi6Se27, and Cs5AgTi6Se27. Inorganic 化學(xué), 40 (2001) 865-9.
Huang FQ, Brazis P, Kannewurf CR, Ibers JA, Syntheses, structures, and physical properties of LnAsTe (Ln = La, Pr, Sm, Gd, Dy, Er). Inorganic Chemistry, 39 (2000) 3176-80.
Huang FQ, Ibers JA. Syntheses, structures, and theoretical study of LaCuSTe and SmCuSTe. Inorganic 化學(xué), 38 (1999) 5978-83.
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代表專利授權(quán)
Chenot CF, Belinski-Wolfe J, Huang FQ, EL base phosphor synthesis method involving sonochemistry. EP1367113-A2.
Chenot CF, Belinski-Wolfe J, Huang FQ, EL base phosphor synthesis method involving sonochemistry. US2004007692-A1.
Stevens RL, Belinski-Wolfe JA, Huang FQ, Fan CW, Maxwell MA, High-bright orange electroluminescent phosphor ZnS:Mn,Cu,Sb. US6682664-B1.
Stevens RL, Belinski-Wolfe JA, Huang FQ, Fan CW, Maxwell MA, High-bright orange electroluminescent phosphor ZnS:Mn,Cu,Sb. EP1396530-A2.
Stevens RL, Belinski-Wolfe JA, Huang FQ, Fan CW, Maxwell MA, High-BRIGHT orange electroluminescent phosphor ZnS:Mn,Cu,sb JP200302835-A2.
黃富強(qiáng),劉敏玲,一類用于P型透明導(dǎo)的黃銅礦型材料及制備方法(200610025073.1)。
黃富強(qiáng),王文鄧,一種制備硫化鋅電致熒光粉的方法(200710037115.8)。
黃富強(qiáng),陳敬波,楊建華,劉偉豐,一種可用作鋰離子電池固體電解質(zhì)的硫化物材料及其制備方法 (200610116815.1)。
黃富強(qiáng),王文鄧,一種硫化鋅電致熒光粉的制備方法(200710037119.6)。
代表專利申請(qǐng)
黃富強(qiáng),王耀明,銅銦鎵硒薄膜太陽電池吸收層的制備方法(國際專利PCT/CN2008/073805)。
黃富強(qiáng),劉敏玲,陳立東,一種p型含銅硫透明導(dǎo)體薄膜的制備方法(200710038809.3)。
黃富強(qiáng),孫軍康,王耀明,劉戰(zhàn)強(qiáng),摻雜的磷酸鐵鋰活性物質(zhì)與碳組成的正極材料及制備方法 (200710172797.3)。
黃富強(qiáng),夏玉娟,用于白光LED的銻酸鹽系列熒光材料及其制備方法(200910045115.1)。
黃富強(qiáng),夏玉娟,方愛華,劉戰(zhàn)強(qiáng),謝曉明,一類摻雜的鐵基高溫超導(dǎo)材料的制備方法(200910050397.4)。
黃富強(qiáng),萬冬云,表面織構(gòu)化n型ZnO基透明導(dǎo)電薄膜及其制備方法 200910051996.8)。
Huang FQ, Belinski-Wolfe J, Fan CW, Isostatic-pressed ZnS raw materials making the lamp brighter. CM-1347 (USPatent)。
Huang FQ, Fan CW, Electroluminescent phosphor ZnS:Cu,Br,Cl making better. CM-1345 (USPatent)。
黃富強(qiáng),呂旭杰,一種半導(dǎo)體復(fù)合多孔壁二氧化鈦空心球材料及其制備方法 (201010152118.8)。
黃富強(qiáng),王耀明,A method for preparing light absorption layer of 銅indium鎵sulfurselenium thin film solar cells,US12826008,4748/DELNP/2010。
獲得榮譽(yù)
參考資料 >
黃富強(qiáng)研究員介紹.中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所.2016-10-28
中國科學(xué)家研發(fā)治污新材料 光照2周可改善水質(zhì)-.國際在線.2018-05-25
科研成果.中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所光電轉(zhuǎn)換材料與器件研究課題組(黃富強(qiáng)).2016-10-28