個人簡歷
黃富強現(xiàn)任中國科學院上海硅酸鹽研究所研究員。1987-1990年在南京理工大學化工學院獲工學學士學位;1990-1993年在吉林大學理論化學研究所獲理學碩士學位;1993-1996年在北京師范大學化學系獲理學博士學位。1996-2003年先后在美國密西根大學、康乃爾大學、西北大學和賓夕法尼亞大學的化學系或材料科學和工程系任博士后或助理研究員和在德國西門子公司在美國的一個子公司任主管科學家。2003年12月應(yīng)聘到上海硅酸鹽研究所工作。
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18項(4項國際專利),專利授權(quán)5項。
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)和風力發(fā)電系統(tǒng)質(zhì)量檢測中心檢測和證實。
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)化工藝后有望進一步提高。單層到多層石墨烯透明導體薄膜實現(xiàn)方塊電阻[~1000W(單層)¾200W(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4.1%。
4. 提出了一種新的復合結(jié)構(gòu) — 半導體|半金屬|(zhì)半導體,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,我們開發(fā)了一種合成半導體復合二氧化鈦空心球材料的簡易方法,可以實現(xiàn)空心球的膜厚、空心到實心和成分的可控。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合材料,得到的復合二氧化鈦在光催化降解有機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,我們在之前鈮摻雜二氧化鈦納米晶的研究基礎(chǔ)上進行了鉭摻雜二氧化鈦納米晶材料的研究工作,同樣得到了預期的結(jié)果。這些工作發(fā)表于Adv. Mater. 2010, 22, 3719-3722和Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 509u2013515。
5. 采用磁控濺射法,使用自制高導電性的缺氧的ZnO基納米陶瓷靶材,制備了電學和光學性能優(yōu)越的ZnO基透明導電薄膜,并通過對薄膜濺射過程中成核和生長兩步進行獨立的調(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)指標均達到或超過文獻報道。該項工作發(fā)表于ACS Appl. Mater. Interfaces, 2 (2010) 2147u20132152。
6. 通過新型折射率梯度納米結(jié)構(gòu)設(shè)計,低成本制備納米球自組裝梯度陣列結(jié)構(gòu)、納米薄膜/納米球復合結(jié)構(gòu)、PEG/PVP模板法孔隙調(diào)控薄膜和ZnO/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連續(xù)可調(diào)、具有良好寬光譜減反增透性能新型納米復合結(jié)構(gòu),探索研究其減反增透機理,并研究功能納米顆粒的復合技術(shù)以及微納米顆粒的復配技術(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),可見光增透達到99.1%,并進行工業(yè)化技術(shù)放大探索研究,申請專利3項。
7. 根據(jù)相似相聚原則和熱力學逆向設(shè)計思路,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基超導材料。在此基礎(chǔ)上發(fā)展了更簡單的機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FeO為主要原料,將SmFeAsO基超導材料的合成條件有效降低到900℃/2小時;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體系鐵基超導材料的合成條件進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, 3260u20133261 (2010),并被Nature Asia專文評論。
主要成就
近年來圍繞新型太陽電池相關(guān)的材料設(shè)計、材料制備和器件集成做出了系統(tǒng)的創(chuàng)新性工作:提出了針對多元化合物結(jié)構(gòu)設(shè)計的原子基團“相似相聚”規(guī)律、針對功能設(shè)計的結(jié)構(gòu)功能區(qū)和堆積致密因子的設(shè)計思想,制備出了導電性能為目前文獻報道最優(yōu)的新型光電材料,并實現(xiàn)了多元復雜體系可控的低溫快速制備,117種新化合物被Pearson’s Handbook所收錄;發(fā)明了銅銦鎵硒和銅鋅錫硫電池的低成本技術(shù),銅銦鎵硒電池集成取得突破,產(chǎn)業(yè)化工作獲國家863重大項目課題支持;發(fā)明了無銦的透明導電石墨烯薄膜制備新方法,并首次應(yīng)用于銅銦鎵硒、碲化鎘等薄膜太陽電池。 在Adv. Mater., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed.,Energy Environ. Sci., Adv. Funct. Mater.等學術(shù)刊物上發(fā)表研究論文200余篇;申請發(fā)明專利90余項(含國外20余項);關(guān)于新型光電材料微觀設(shè)計等多篇論文被Chemical Engineering Elsevier授予most cited award榮譽證書、入選歐洲化學的“very important paper”、被德國應(yīng)用化學"spot highlight"、被英國皇家化學會評選為“hot article”,關(guān)于多元復雜體系化學設(shè)計的低溫快速制備被NPG Asia Materials期刊(Nature亞洲子刊)以“Keep it cool”為題專文評論。
科研項目
國外參加項目
美國自然科學基金
美國能源部基金
國內(nèi)參加項目
·2012-2016 | 國家杰出青年科學基金,新型光電材料與薄膜太陽電池研究 |
·2012-2015 | 重大研究計劃,功能導向晶態(tài)材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計和可控制備 |
·2012-2014 | 中國科學院重點部署項目,石墨烯的CVD制備及在光電器件中的前瞻性研究 |
·2011-2013 | 863主題項目,兆瓦級非真空銅銦鎵硒太陽電池中試的研究 |
·2009-2015 | 國家基金委創(chuàng)新群體,高性能無機能量轉(zhuǎn)換,復合材料,的研究 |
·2008-2011 | 中科院海外創(chuàng)新團隊,面向新能源應(yīng)用的無機復合材料研究 |
·2008-2013 | 973重大研究計劃,節(jié)能領(lǐng)域納米材料機敏特性的關(guān)鍵科學問題研究,--,智能紅外調(diào)控納米結(jié)構(gòu)的優(yōu)化 |
·2007-2012 | 973重大研究計劃,基于納米結(jié)構(gòu)的寬光譜高效太陽能電池關(guān)鍵科學問題研究,--,新型光電轉(zhuǎn)換的納米材料的設(shè)計和制備 |
·2008-2011 | 中國科學院知識創(chuàng)新工程重要方向項目,大面積銅銦鎵硒薄膜太陽電池的低成本制備 |
·2009-2012 | 中國科學院知識創(chuàng)新工程重要方向課題,高效新結(jié)構(gòu)碲化鎘基薄膜太陽電池研究,--,CdTe電池關(guān)鍵技術(shù)研究 |
·2009-2012 | 中國科學院知識創(chuàng)新工程重要方向課題,高性能低成本ZnO基透明導電膜技術(shù)研究--,高性能ZnO基透明導電薄膜以及在CIGS和CdTe電池服役研究 |
·2010-2012 | 國家自然科學基金,黃銅礦基p型透明導體薄膜 |
·2010-2011 | 上海市非政府間國際合作項目,新一代光伏透明導電氧化鋅基薄膜的研究 |
·2009-2011 | 上海納米專項,高性能鋰離子電池正極材料(LiFePO4)的宏量制備 |
·2008-2010 | 上海市基礎(chǔ)重點項目,基于太陽能利用的光電轉(zhuǎn)換材料中空曠度模型和復合模型 |
·2009-2011 | 中國科學院知識創(chuàng)新工程重要方向課題,石墨烯的可控制備,物性與應(yīng)用探索 |
·2008-2010 | 中國科學院知識創(chuàng)新工程重要方向課題,新型超導材料研究 |
·2008-2010 | 國家自然科學基金,光催化劑中的結(jié)構(gòu)和性能關(guān)系模型以及新型光催化材料 |
·2008-2010 | 國家自然科學基金,具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)的納米碳制備 |
·2007-2010 | 上海市納米專項,柔性太陽電池關(guān)鍵光電材料研究,順利結(jié)題 |
·2005-2007 | 上海市基礎(chǔ)重點項目,鋰硫化物快離子材料設(shè)計與研究,順利結(jié)題 |
·2005-2007 | 上海市首屆浦江人才,平面顯示用無機電致發(fā)光材料,順利結(jié)題 |
·2005-2007 | 國家自然科學基金,新型p型透明導電陶瓷的合成與性能研究,順利結(jié)題 |
涉入固體化學/物理、陶瓷科學、結(jié)晶學和理論化學等的一些研究領(lǐng)域;曾從事新硫族化合物、各種熒光粉體和磁阻陶瓷等材料的合成和性能表征,以及過渡金屬配合物和高碳原子簇等的電子結(jié)構(gòu)與無機材料固體電子能帶的量子計算。在國際雜志發(fā)表科技論文50余篇,在美國和歐洲分別公開2項專利。目前主要興趣在于新型光電功能和鋰電池等多功能無機材料的制備、表征和應(yīng)用開發(fā)。
代表論文
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 boron-doped graphene and its CdTe solar cell application.Energy & Environmental Science, 4 (2011) 862-5.
Bi H, Huang FQ*, Liang J, Xie XM, Jiang MH, Transparent Conductive Graphene Films Synthesized by Ambient Pressure 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 visible-light 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 Chemistry, 21 (2011) 4888-92.
Fang AH, Huang FQ*, Xie XM, Jiang MH, Low-temperature 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 energy utilization efficiency. Advanced Materials, 22 (2010) 3719-22.
Lü XJ, Mou XL, Wu JJ, Zhang DW, Huang FQ*, Xu FF, Huang SM, Improved-performance 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 Chemistry, 20 (2010) 1942-6.
Wan DY, Huang FQ*, Wang YM, Mou XL, Xu FF, Highly surface-textured 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 Cu-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 stannite 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.
Lin XP, Huang FQ*, Xing JC, Wang WD, Xu FF, Heterojunction semiconductor SnO2/SrNb2O6 with an enhanced photocatalytic activity: the significance of chemically bonded interface. Acta Materialia, 56 (2008) 2699-705.
Yuan KD, Wu JJ, Liu ML, Zhang LL, Xu FF, Chen LD, Huang FQ*, Fabrication conducting CuS thin film and its application in dye-sensitized solar cell. Applied Physics Letters, 93 (2008) 132106-8.
Shan ZC, Wu JJ, Xu FF, Huang FQ*, Ding HM, Highly effective silver/semiconductor photocatalytic composites prepared by a silver mirror reaction. Journal of Physical Chemitry C, 112 (2008) 15423-8.
Chan GH, Liu ML, Chen LD, Huang FQ, Bugaris DE, Well DM, Ireland JR, Hersam MC, Duyne RP, Ibers JA, Syntheses, crystal structures, and physical properties of La5Cu6O4S7 and La5Cu6.33O4S7. Inorganic Chemistry, 47 (2008) 4368-74.
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: Zn-doped CuAlS2. Applied Physics Letters, 90 (2007) 072109-11.
Liu ML, Wu LB, Huang FQ* conducting material: layered oxysulfide [Cu2S2][Sr3Sc2O5]. Journal of Applied Physics, 102 (2007) 116108-10.
Lin XP, Xing JC, Wang WD, Shan ZC, Xu FF, Huang FQ*, Photocatalytic actVIities of heterojunction semiconductors Bi2O3/BaTiO3: a strategy for the design of efficient combined photocatalysts. The Journal of Physical Chemistry C, 111 (2007) 18288-93.
Lin XP, Huang T, Huang FQ*, Wang WD, Shi JL, Photocatalytic actVIity of a Bi-based oxychloride Bi4NbO8Cl. Journal of Materials Chemistry, 17 (2007) 2145-50.
Liu Q, Mao DL, Chang CK, Huang FQ, Phase conversion and morphology evolution during hydrothermal preparation of orthorhombic LiMnO2 nanorods for lithium ion battery. Journal of Power Sources, 173 (2007) 538-544.
Zhang KL, Liu CM, Huang FQ*, Zheng C, Wang WD, Study of the electronic structure and photocatalytic activity of the BiOCl photocatalyst. Applied Catalysis B: Environmental, 68 (2006) 125-9.
Lin XP, Huang T, Huang FQ*, Wang WD, Shi JL, Photocatalytic Activity of a Bi-Based Oxychloride Bi3O4Cl. The Journal of Physical Chemistry B, 110 (2006) 24629-34.
Huang FQ, Ibers JA, Oxide addition to a reactive polysulfide flux: Synthesis of K4Ba[Ti6OS20] containing isolated [Ti6OS8(S2)6]clusters. Angewandte Chemie International Edition, 40 (2001) 2515-6.
Huang FQ, Brazis P, Kannewurf CR, Ibers JA, Syntheses, structures, physical properties, and theoretical study of LaCu0.40Te2, NdCu0.37Te2, SmCu0.34Te2, GdCu0.33Te2, and DyCu0.32Te2. Journal of the American Chemical Society, 122 (2000) 80-6.
Huang FQ, Flaschenriem C, Brazis P, Kannewurf CR, Ibers JA. Synthesis, structure, electrical properties, and band structure calculations of TiAsTe. Inorganic Chemistry, 42 (2003) 3194-8.
Huang FQ, Mitchell K, Ibers JA, New layered materials: Syntheses, structures, and optical and magnetic properties of CsGdZnSe3, CsZrCuSe3, CsUCuSe3, and BaGdCuSe3. Inorganic Chemistry, 40 (2001) 5123-6.
Huang FQ, Ibers JA, New layered materials: Syntheses, structures, and optical properties of K2TiCu2S4, Rb2TiCu2S4, Rb2TiAg2S4, Cs2TiAg2S4, and Cs2TiCu2Se4. Inorganic Chemistry, 40 (2001) 2602-7.
Huang FQ, Ibers JA, Syntheses and structures of the infinite chain compounds Cs4Ti3Se13, Rb4Ti3S14, Cs4Ti3S14, Rb4Hf3S14, Rb4Zr3Se14, Cs4Zr3Se14, and Cs4Hf3Se14. Inorganic Chemistry, 40 (2001) 2346-51.
Huang FQ, Yang YT, Flaschenriem C, Ibers JA, Syntheses and structures of LiAuS and Li3AuS2.Inorganic Chemistry, 40 (2001) 1397-8.
Huang FQ, Ibers JA, Polar titanium polychalcogenides: Syntheses and characterization of Cs6Ti6S27, Cs4BaTi6Se27, Rb5AgTi6Se27, and Cs5AgTi6Se27. Inorganic Chemistry, 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 Chemistry, 38 (1999) 5978-83.
Huang FQ, Choe W, Lee S, Chu JS, Syntheses and crystal structures of three copper tellurides: BaDyCuTe3, K1.5Dy2Cu2.5Te5, and acentric K0.5Ba0.5DyCu1.5Te3. Chemistry of Materials, 10 (1998) 1320-6.
專利情況
<p>申請專利90項,其中國際專利申請20項
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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,劉敏玲,一類用于P型透明導的黃銅礦型材料及制備方法 (200610025073.1)
黃富強,王文鄧,一種制備硫化鋅電致熒光粉的方法 (200710037115.8)
黃富強,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,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
黃富強,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,劉敏玲,陳立東,一種p型含銅硫透明導體薄膜的制備方法 (200710038809.3)
黃富強,孫軍康,王耀明,劉戰(zhàn)強,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,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,夏玉娟,方愛華,劉戰(zhàn)強,謝曉明,一類摻雜的鐵基高溫超導材料的制備方法 (200910050397.4)
黃富強,萬冬云,表面織構(gòu)化n型ZnO基透明導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,呂旭杰,一種半導體復合多孔壁二氧化鈦空心球材料及其制備方法 (201010152118.8)
黃富強,王耀明,A method for preparing light absorption layer of copper-indiumgallium-sulfurselenium thin film solar cells,US12826008,4748/DELNP/2010
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榮譽記錄
2018年1月8日,黃富強的面向太陽能利用的高性能光電材料和器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計與性能調(diào)控項目獲得2017年度國家自然科學獎二等獎。