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热电材料:走进新能源材料与器件研发新时代

导读: 他是材料物理研究方面的资深专家,有着丰富的理论和实践经验,在半导体材料与器件特别是薄膜半导体材料与器件的研究领域有着丰富的积累。

热电材料:走进新能源材料与器件研发新时代

热电材料:走进新能源材料与器件研发新时代

范平教授团队

他是材料物理研究方面的资深专家,有着丰富的理论和实践经验,在半导体材料与器件特别是薄膜半导体材料与器件的研究领域有着丰富的积累。

他是深圳市先进薄膜与应用重点实验室主任、深圳大学薄膜物理与应用研究所所长、薄膜物理与技术交叉学科带头人……在这些光鲜亮丽的头衔背后,是范平教授数十年如一日的勤恳和踏实,他成为了一位刻苦钻研的学者,一名敬业爱岗的科学家。

正是这种求实的态度,帮助范平在高新技术研究和科技产业化的沃土上收获颇丰,成为我国卓有成绩的材料界攻坚能手。

1979年,范平考入浙江大学物理系,自此,瑰丽神奇的物理世界大门在他面前徐徐打开。1985年起,他执教于深圳大学应用物理系,现为深圳大学物理与能源学院院长、教授。2002年到2005年,他在中国科学院研究生院(上海光学精密机械研究所)光学工程专业读博的经历,拓展了他的研究视野和眼界,使得他将研究目光聚焦于薄膜半导体材料与器件领域。

至此,在这一阵地范平已经耕耘了三十个春秋,取得了一系列有着广泛应用前景的研究成果,不断地书写着新材料研发的传奇。

理论创新,傲立国际舞台

时间巨轮永不停歇,科学技术飞速发展,在探索新能源材料与器件研发的征途上,新的发现不断涌现,新的观点在探索中脱颖而出。

热电材料是一种能将电能和热能相互转换的功能材料,具有绿色环保的优点,而热电材料薄膜化不仅能够通过低维结构调控其热电特性,且能与目前的微半导体器件工艺兼容,具有广泛的应用前景。

而直至2012年,国内在热电薄膜材料和器件研究方面仍处于起步阶段。范平及其课题组自2009年开始采用具有产业化特性的物理气相沉积技术,研发传统Bi-Sb-Te体系及新型Zn-Sb、Co-Sb等体系的热电薄膜,并探索其相关物理机制。

热电材料的应用主要通过热电器件来实现。范平经过近10年的不懈探索,最终研制成功一种新型双面膜结构的薄膜热电发电器(薄膜温差电池)。该结构不管在电极的制备连接上,还是在器件的封装上,都较传统结构的薄膜温差电池更容易实现,为高性能热电薄膜的产业化规模生产奠定了坚实的基础。

课题组采用此结构在柔性衬底上进一步成功研制出具有更广泛应用领域的柔性薄膜温差电池,制备出转换效率达12.3%的单体电池与转换效率大于10%的电池组。该电池各项性能指标均达到国际领先水平,不仅能在低温差条件下提供足够高的电压,且寿命长,耗材少,制作成本低,符合工业生产的需要,在民用、军用等多个领域均具有广阔的应用前景。

范平目前多项热电薄膜及器件制备的创新技术成果,已获得了中国、美国、欧盟和日本等多个国家和地区发明专利授权,相关器件的研究结果分别于2013、2015年发表于物理学领域重要期刊《应用物理快报》上,获得了国内外同行的高度认可。

基础理论的研究、科技的不断创新为产业的发展插上了“翅膀”,范平在热电薄膜材料和器件领域,凭借敏锐的视角、前沿的创新,为新材料产业核心能力提升夯实了基础,让产业发展不再成为空话,一步步迈出了稳健步伐。

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