曹镛，1941年10月生，湖南长沙人。中国科学院院士，发展中国家科学院院士，英皇家化学会会士、973计划首席科学家、曾任华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室主任，高分子光电材料与器件研究所所长，有机光电领域世界著名的科学家。
- 1965年毕业于原苏联列宁格勒大学化学系高分子专业，化学学士。
- 1979至1981年在日本东京大学化学系物理化学专业进修
- 1987年获东京大学理学博士。
- 1988年获国家科委授予“有突出贡献的优秀中青年科技专家”称号。
- 1988年至1990年，任美国加州大学圣巴巴拉分校高分子及有机固体研究所资深研究员。
- 1990年至1998年，任美国加州圣巴巴拉UNIAX公司资深研究员。
- 1998年至今任华南理工大学材料学院教授、博士生导师。主要从事导电聚合物的结构与性能关系及发光材料与器件研究，例如驱动基板、发光器件集成等等。提出“对阴离子诱导加工性”的新概念，解决了导电高分子的高导电性与加工性不能同时并存的难题；首次成功地研制出可弯曲的大面积塑料片基发光二极管；在国际上首次表明在聚合物电致发光二极管中电荧光量子效率有可能25%的量子统计规则，推动了聚合物电致发光二极管的发展。在Nature、Nature Photonics、Advanced Materials、Journal of the American Chemical Society等SCI主流学术期刊发表研究论文600余篇，他引超过30000次。
- 1988年获国家科委授予有突出贡献的中青年科学家称号，
- 1988年及2010年分别获得国家自然科学二等奖2项、
- 2009年获广东省科学进步奖一等奖、
- 2014年获教育部高等学校科学研究优秀成果一等奖，
- 2015年获国家自然科学二等奖，
- 2015年获广东省科学技术突出贡献奖。
值得一提的是，曹镛院士在OLED、有机/聚合物太阳电池领域等领域取得一系列国际先进研究成果的同时，同时也致力于有机光电材料与器件领域在产业化应用，为国家培养了一大批有高度创新能力的科研型拔尖人才和应用型创新人才。
下面，我们来关注一下国内有机/高分子光电功能材料与器件领域的开创者之一—曹镛院士团队在2019年的研究进展。粗略统计了一下，曹镛院士及合作者在共发表了62篇文章。这些文章主要集中有机/聚合物太阳能电池、钙钛矿电池/发光领域。按照Web of Sciences检索结果为准，以下文章均为领域中的高被引论文 (8篇次)、领域中的热点论文 (2篇次)。
2019年部分研究进展
1.《Adv. Mater》效率12%以上，有序多尺度非富勒烯小分子有机太阳能电池｜领域中的高被引论文和热点论文
华南理工大学曹镛院士、彭小彬教授团队、联合华南师范大学辇理教授、上海交通大学刘烽教授、香港城市大学的Alex K.-Y. Jen教授等人将两个近红外吸收分子成功地结合到非富勒烯基小分子有机太阳能电池(NFSM-OSCs)中，实现了12.08%的非常高的功率转换效率(PCE)。这是通过混合溶剂添加剂和溶剂蒸汽退火来实现的，主要工作是分别为ZnP-TBO和6TIC调整有序演化的结晶形态。这样不仅可以提高ZnP-TBO和6TIC共混物的结晶度，而且可以形成多尺度形貌，增强电荷迁移率和电荷萃取。同时通过有效电荷离域减少了非填充复合。结果表明，器件性能显著提高填充因子和短路电流。这些导致了一个非常可观的PCE，这是目前为止，NFSM-OSCs和所有的小分子二元太阳能电池最高的报道。相关研究以“Over 12% Effciency Nonfullerene All-Small-Molecule Organic Solar Cells with Sequentially Evolved Multilength Scale Morphologies”为题目，发表在Adv. Mater上。
2.《Energy Environ. Sci.》全聚合物太阳能电池通用的绿色溶剂，提高功率转换效率到11%｜领域中的高被引论文
有机光伏技术的进步一直与对本体异质结(BHJ)微观结构形态的深入理解紧密相关，这通常是由基于单一溶剂或溶剂混合物的涂覆配方控制的。全聚合物太阳能电池(all-polymer solar cells, all-PSCs)进展相对缓慢，主要是由于其复杂的BHJ形态难以掌握，难以处理聚合物链的纠缠，其性能一般限制在8-10%。在这项工作中，华南理工大学曹镛院士、应磊教授、黄飞教授联合爱尔兰根-纽伦堡大学李宁教授等人证明了通过使用基于环戊基甲基醚的绿色溶剂体系对BHJ形态进行操作，all-PSCs 的性能可以进一步发展到基准值11%。优越的墨水配方在四种不同的全聚合物太阳能电池上的通用适用性得到了成功的验证，显示了将all-PSCs推向工业生产和商业化的巨大前景。相关研究以“A generic green solvent concept boosting the power conversion efficiency of all-polymer solar cells to 11%”为题目，发表在Energy Environ. Sci.上。
3.《Joule》单结有机太阳能电池能量转换效率新纪录突破15%｜领域中的高被引论文和热点论文
有机太阳能电池是一种将太阳能转换为电能的新型电子器件，评价其性能的主要参数是能量转换效率。高效率有机太阳能电池仍然是目前研究的首要目标，也是其实现产业化的关键。中南大学邹应萍教授课题组将电子受体单元苯并三氮唑引入非富勒烯受体稠环的中心核，形成一种DAD稠环结构，他们通过引入具有高迁移率的缺电子单元苯并噻二唑来替代稠环中心的苯并三氮唑、用并噻吩取代稠环末端的噻吩来调控目标分子的电子迁移率和进一步增强和拓宽材料的吸收光谱。这样得到的非富勒烯受体Y6具有较强的吸收和较窄的带隙（1.33 eV）以及优异的电子迁移率，制备了能量转换效率突破15%的单结有机太阳能电池器件，为已报道单结有机太阳能电池效率的世界最高纪录。该论文通讯作者为中南大学化学化工学院邹应萍教授。合作者还包括中国科学院化学研究所李永舫院士团队（正向器件制备及表征），华南理工大学曹镛院士和叶轩立教授团队（反向器件制备及表征），香港中文大学路新慧教授（薄膜形貌测试）和拉瓦尔大学Mario Leclerc教授（分子计算）等。相关研究于2019年1月17日在Cell Press旗下的能源旗舰期刊《焦耳》（Joule）上发表，题为：Single-Junction Organic Solar Cell with over 15% Efficiency Using Fused-Ring Acceptor with Electron-Deficient Core。
4.《Adv. Mater》双界面协同作用助力高效CsPbI2Br钙钛矿太阳能电池｜领域中的高被引论文
华南理工大学曹镛院士、叶轩立教授和薛启帆副研究员团队通过应用氨基官能化聚合物（PN4N）作为阴极界面层和不含掺杂剂的空穴传输聚合物（PDCBT）作为阳极界面层，制备了光稳定性能优异的的无机混合卤化物钙钛矿太阳能电池（PVSC）。研究人员首先在阴极界面处形成界面偶极子降低SnO2的功函，而具有更深HOMO能级的PDCBT在阳极处提供了更好的能级匹配，导致PVSC开路电压（Voc）的显著增强。其次，PN4N层还可以调节表面润湿性，促进高质量全无机钙钛矿薄膜的生长。理论和实验结果均表明PN4N和PDCBT可以与钙钛矿晶体发生强烈地相互作用，有效地钝化电子表面陷阱态并抑制CsPbI2Br薄膜的光诱导的卤化物分离。因此，优化的CsPbI2Br PVSC表现出降低的界面重组效率，效率超过16％，这是所有无机PVSC报道中的最高效率之一。双界面改性的CsPbI2Br PVSC在连续1太阳等效照射下持续400小时，效率只下降了10％，具有优异的光稳定性。相关研究以“Dual Interfacial Design for Efficient CsPbI2Br Perovskite Solar Cells with Improved Photostability”为题目，发表在Adv. Mater上。
5．《Nat. Commun》效率超过5%的准二维蓝色钙钛矿发光二极管的复合区域调制｜领域中的高被引论文
近年来，钙钛矿发光二极管的近红外、红、绿三色发射和20%以上的外部量子效率的研究取得了实质性进展。然而，蓝发射的钙钛矿发光二极管的发展仍然是一个巨大的挑战，它阻碍了基于钙钛矿发射材料的全彩显示器和白光照明的进一步发展。在此，华南理工大学曹镛院士、叶轩立教授团队首先通过成分和尺寸工程，利用阱密度降低和光致发光量子产率提高的优势，制备了蓝发射增强的准二维钙钛矿薄膜。其次，发现在PEDOT:PSS/钙钛矿杂化膜中钙钛矿晶体的垂直非均匀分布。通过调节复合带的位置，激活大部分准2D钙钛矿晶体,从而证明是迄今最有效的蓝色钙钛矿发光二极管，发射峰在480 nm，亮度3780 cd m−2，外部量子效率为5.7%。相关研究以“Modulation of recombination zone position for quasi-two-dimensional blue perovskite light-emitting diodes with efficiency exceeding 5%”为题目，发表在Nat. Commun上。
6．《AEM》基于新型高效宽带隙非富勒烯受体且能量损失低的15％效率串联有机太阳能电池｜领域中的高被引论文
串联有机太阳能电池（OSC）是扩大光子响应范围并抑制传输损耗和热损耗的有效结构。在过去的几年中，低能隙材料在长波长区域具有广泛的吸收能力，用于后电池的开发引起了人们的广泛关注。但是，用于前电池的具有高短路电流密度（JSC）和开路电压（VOC）的宽带隙材料很少。在这项工作中，华南理工大学曹镛院士、黄飞教授和张凯博士报道了一种新的氟取代的宽带隙小分子非富勒烯受体TfIF-4FIC，其光学带隙为1.61 eV。当选择PBDB‐T‐2F作为供体时，该器件可提供0.98 V的极高VOC，17.6 mA cm-2的高JSC和13.1％的功率转换效率。在如此宽的带隙下，这是表现最佳的受体。更重要的是，这种组合的能量损失为0.63 eV。这些特性确保PBDB‐T‐2F：TfIF‐4FIC是制造串联OSC的理想选择。当使用PBDB‐T‐2F：TfIF‐4FIC和PTB7‐Th：PCDTBT：IEICO‐4F作为前排电池和后排电池构建串联太阳能电池时，获得的PCE为15％，这是迄今为止在有机太阳能电池领域已有报道最好的结果之一。相关研究以“15% Efficiency Tandem Organic Solar Cell Based on a Novel Highly Efficient Wide-Bandgap Nonfullerene Acceptor with Low Energy Loss”为题目，发表在Adv. Energy Mater.上。
7．《ACS Energy Lett.》具有双载流子产生通道和低非辐射衰退复合损耗特征的高效非富勒烯基聚合物太阳电池｜领域中的高被引论文
有效的电荷产生是在有机/聚合物太阳能电池（OSC / PSC）中实现高功率转换效率（PCE）的先决条件，这涉及光激发时光诱导的电子转移和/或供体/受体界面之间的空穴转移。这两个过程中电荷的高收率通常都需要在供体和受体之间进行足够的能量补偿，以进行电荷分离，快速运输和提取以收集电荷，并需要进行显着的吸收互补以最大程度地获取光子。在这里，华南理工大学曹镛院士、吴宏滨教授、何志才教授、联合西安近代化学研究所高潮研究员、南方科技大学梁永晔教授展示了一种高效的PSC，其具有由聚合物供体和两个窄带隙非富勒烯受体混合而成的高效双光电流产生途径，在具有单结器件结构的PSC中具有13.0％（验证为12.5％）的出色PCE认证。这些材料系统的器件显示出约0.22-0.24 V的非辐射复合损失，这是迄今为止实现的OSC的最小值之一，可与基于单晶硅或金属卤化物钙钛矿的太阳能电池相媲美。这项研究突出表明，具有高产率和大大降低的电压损耗的双电荷产生途径对于进一步提高OSC的PCE是必不可少的。相关研究以“High-Performance Fullerene-Free Polymer Solar Cells Featuring Efficient Photocurrent Generation from Dual Pathways and Low Nonradiative Recombination Loss”为题目，发表在ACS Energy Lett.上。
8．《Adv. Energy Mater.》高效准双层结构有机太阳电池｜领域中的高被引论文
有机太阳电池因具备柔性、材料来源广以及可卷对卷印刷等优点，而获得了学术界和工业界的广泛关注和高度重视。近年来，随着非富勒烯受体的开发，有机太阳电池的光电转换效率取得了突破性进展。然而，目前所报道的高效有机太阳电池，绝大多数是基于本体异质结（BHJ）结构，亦即将电子给体材料和电子受体材料按一定比例进行共混。其光电转换效率在很大程度上依赖于活性层的形貌。而活性层形貌的调控是一个复杂的过程，需要综合给/受体比例、溶剂、添加剂、热退火、溶剂退火等一系列优化方法。而且随着器件面积的增大，形貌调控变得更具有挑战性。这给大面积有机太阳电池的开发带来了很大的挑战。鉴于此，华南理工大学曹镛院士、黄飞教授和张凯博士通过分层沉积的方法，分别将给体材料和受体材料通过溶液加工依次沉积，成功获得了高效的准双层（Bilayer）结构有机太阳电池及其大面积器件。他们首先以富勒烯体系PffBT4T-2OD和PCBM为给/受体材料进行相关研究。结果表明，Bilayer器件表现出与BHJ器件相当的光伏性能，但Bilayer器件稳定性得到大幅提升。在连续光照条件下测试，其T80寿命达到了650小时（图）。这一方面是因为bilayer结构中，给/受体相分离结构的进一步衍化得到了抑制；另一方面是给体材料在器件中充当了紫外光滤光层的作用，有效避免了稳定性相对较差的受体材料受紫外光的降解。更重要的是，Bilayer器件的光伏性能对加工条件的依赖性较小，当选用非卤素溶剂二甲苯进行加工时，Bilayer器件的效率（8.9%）明显高于BHJ器件的效率（4.1%）。之后，他们选取非富勒烯体系PM6和IT-4F为给/受体材料，采用二甲苯作为溶剂，同样获得了效率高达12.9%的器件。并且，通过刮涂法还获得了效率为11.4%的大面积Bilayer器件（1 cm2），这是目前光伏性能最好的大面积刮涂器件之一。相关研究以“High‐Performance Large‐Area Organic Solar Cells Enabled by Sequential Bilayer Processing via Nonhalogenated Solvents”为题目，发表在Adv. Energy Mater.上。
全文链接：DOI: 10.1002/aenm.201802832.
