【社會服務?高等研究院】有機硅功能性材料和新型太陽電池的成果研發及應用

更新時間:2021-12-21

高等研究院圍繞國家對固態能源轉換與存儲和有機硅特色資源的需求,聚焦我省新能源、新材料的重點發展方向,不斷開展學科交叉研究,推動以高分子能源新材料的開發和應用為主的基礎和應用研究。

近年來,高等研究院在陳義旺教授的帶領下取得了一系列的突破性研究成果:解決了新型太陽電池長期穩定性問題、器件可拉伸問題以及在大面積模組器件(36 cm2)實現世界最高效率的突破(效率17%),解決了超級電容器能量密度低、電極電導率低以及有機電解液存在安全性問題,解決有機硅彈性體自修復及阻燃性差以及舒適性問題等。相關科研成果獲省部級獎勵5項。其中多項研究實現成果轉化,孵化形成了3家企業,并與多家高新企業形成了長期的合作關系,利用雙方優勢進行產學研聯合攻關。

具體產品孵化及成果轉化

大面積柔性有機太陽電池和鈣鈦礦太陽電池。高效氟硅材料分子構筑用于高效新型柔性太陽電池研究,解決柔性大面積鈣鈦礦太陽電池晶體缺陷及缺陷修復問題、鈣鈦礦太陽電池大面積印刷裝備制備問題,發現并解決大面積模組制備中的咖啡環和馬拉格泥流效應等問題。在大面積柔性鈣鈦礦太陽電池及其系統集成上取得了一系列突破性的創新成果,系統性的解決了柔性太陽電池可大面積制備、轉換效率較低以及穩定性等關鍵科學問題;自主研發了一套高精度、全自動化、大面積柔性印刷設備,所研發設備被國內多所知名高校購買;在大面積高效穩定組件技術開發和應用方面,團隊與杭州纖納光電科技有限公司聯合開發鈦礦太陽電池模組,并多次刷新轉換效率世界紀錄;通過與纖納合作,籌建了國內首條鈣鈦礦量產生產線,在鈣鈦礦材料、工藝、設備、產品等領域具有國際領先技術。


1.有機太陽電池和鈣鈦礦太陽電池系列研究產品


自組研發生產出高精度平板刮涂(狹縫)印刷設備。該設備由系統集成,自動化控制,精度高。包括中科院化學所、香港城市大學、中南大學、四川大學等眾多科研單位及高校購買使用了我們自主研發的印刷設備,并收到了非常高的用戶評價。

 

2.自組研發的高精度平板刮涂(狹縫)印刷設備


發展了多重動態鏈和增粘劑,開發了系列功能有機硅彈性體。有機硅彈性體,具有安全無毒、尺寸穩定、VOC含量低等優點,廣泛用于航空、汽車、電子等領域。陳義旺教授領導的團隊針對有機硅彈性體行業難題,從有機硅彈性體行業的源頭做起,通過自主創新開發高性能樹脂原料,拓寬了我國有機硅彈性體行業的應用領域,有效填補了國內空白。自主發展了有機硅增強技術、MQ樹脂合成技術、粘結劑技術和多重動態鍵技術,解決了有機硅彈性體的基態粘結性、耐磨性以及表面抗污性問題。成功制備了三層結構的全有機硅皮革,同時首次實現在PU革表面涂覆有機硅層,實現半硅革。相關技術實現成果轉化,并轉讓給江蘇納恩新材料有限公司和江西納恩新材料有限公司,所研發的產品被國內最大的皮革廠商安徽安利集團公司以及華峰超纖科技股份有限公司大批量應用,產品得到消費者的廣泛認可。同時在此基礎上,發展了牙齒印模材料以及實現無過氧化氫的美白凝膠和黃光美白技術,成果成功轉讓給南昌登特科技有限公司,轉讓費為500萬元,相關產品實現了近億元的銷售額,并且年均創匯超過兩千萬美元。有機硅粘結劑技術、增強技術以及膠粘技術獲批十余項授權發明專利。大力推動了地方經濟發展,提供了大量工作崗位,帶動了周邊大量人口脫貧致富。

 

4.a)有機硅彈性體成果在齒科方面應用;(b)有機硅彈性體成果在合成革方面應用


取得一系列成果的主要經驗做法

發揮學科優勢,對接地方產業發展。充分發揮我校化學作為省一流學科的專業優勢,主動對接江西省“2+6+N”產業高質量跨越式發展行動計劃,聚集其中的新能源、新材料領域,從中提煉出制約產業發展的關鍵科學問題,并轉化為實驗室的攻關課題。

凝聚團隊力量,攻關關鍵科學問題。搭建寶塔式結構的人才隊伍,發揮團隊作戰的力量。對提煉出的關鍵科學問題,發揮制度優勢,進行有組織的科研聯合攻關,避免單打獨斗,能最大限度的發揮出科研團隊的作用,盡快攻克相關科學問題,產出高質量的科研成果。

借助各類平臺,積極推介科技成果。團隊每年都會更新科研成果宣傳冊,參加每年一度的中國高交會和江西省高校技成果對接會等各類科技成果展示會,通過線上線下的形式,積極對外推介最新研究成果。

聯合政府與企業,廣泛開展科技合作。開展與地方政府、企業科技合作,不僅能為科技成果轉化提供有效途徑,同時也能有力地推動地方的經濟發展與企業科技創新能力的提高,并能從企業的現實生產需求、市場需求中找到相關科學問題。每年團隊都會到省內科技園區及企業去調研,尋求科技合作的機會,為企業提供科學技術支撐,目前已與多個地方政府和10多家企業進行科技合作,提供了大量的科技服務。

謀劃未來發展,建立新型研發機構。根據產業發展需求,加大與地方政府及企業共建新型研發機構,打造新的科研動能,持續提升科技創新能力。目前團隊已分別與南昌市高新區、大余縣政府共建江西印刷光電研究院(南昌)和江西金屬微納粉體研究院(大余)。

 

供稿:高等研究院   編輯:森林


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