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侯剑辉教授博士北京市研究领域：天然气化工,储能,新材料,新能源,石油炼制,石油化工,精细化工研究方向：有机光伏材料与器件所在单位：中国科学院化学研究所

基本信息

所在单位：

中国科学院化学研究所

单位类型：

科研机构

职称：

教授

最高学历：

博士

教育经历：

2001年9月－2006年10月：中国科学院化学研究所有机固体实验室，硕博研究生。
1997年9月－2001年7月：北京科技大学化学系，大学本科。

工作经历：

2010年10月－至今：中国科学院化学研究所高分子物理与化学实验室，课题组长，研究员，博导。
2008年10月－2010年10月：美国朔纶能源公司（Solarmer Energy Inc.）职务：研究部主管。
2006年11月－2008年9月：美国加州大学洛杉矶分校（UCLA），从事博士后研究工作。

专家介绍：

申请人主要从事聚合物太阳能电池相关研究，主要内容包括聚合物光伏材料设计和光伏器件制备两部分。发展了几种重要的有机光伏材料分子设计方法、制备了多种高性能聚合物光伏材料、采用自主研发的材料多次获得世界领先的光伏效率。发表SCI论文200余篇，授权发明专利13项；论文他引30000余次。

自2010年起，申请人作为课题组长在中科院化学所工作，作为负责人承担了科技部863计划重点课题和国合专项、基金委面上和重点项目、中科院先导专项课题等多项研究任务；获中科院百人计划（2012）、国家杰青基金（2013）和中组部青年拔尖人才（2014）项目支持；入选中青年科技创新领军人才（2016）。

主要创新点：

（1）聚合物光伏材料分子设计方法

苯并二噻吩（BDT）单元在高性能聚合物给体材料设计中具有重要地位。2008年,申请人在国外工作期间率先将BDT类聚合物作为电子给体引入到聚合物太阳电池中，回国之后围绕该单元开展了系统的创新性研究。首先，申请人与其合作者设计了具有共轭侧基的BDT类聚合物给体材料；该分子设计策略对于增强高分子链间pi-pi堆叠程度具有显著作用，在提升链间电荷转移和传输性能方面表现出突出优势，因此聚合物材料的光伏性能得到显著提高；其次，申请人发展了一系列新方法，有效调控了BDT类聚合物的分子能级，实现了对电池开路电压的大幅提升。申请人进一步将该方法发展成为一种具有广泛适用性的分子设计策略，该方法目前已经被世界同行广泛采用。

这部分工作的代表性论文（Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 9697）他引802次；有机光电领域专家、诺贝尔奖获得者Heeger教授在其论文中（Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 1297）用“重大提高(Significant Improvements)”评价该工作。申请人受邀在重要化学期刊Acc. Chem. Res.上，以“两维共轭BDT高性能光伏聚合物分子设计”为题，围绕申请人的工作，系统总结了这部分工作的进展（Acc. Chem. Res. 2014, 47, 1595）。这部分工作对于新型、高效率聚合物光伏材料的分子结构设计具有重要的科学意义。

（2）聚合物光伏活性层中的聚集态结构调控

发展聚集态结构调控方法是领域内的重要研究内容之一。申请人通过改变活性层的溶剂加工方法、调整共轭聚合物单元结构以及链构象等方法，实现了对聚集态结构的有效调控；在上述工作基础上，研究并揭示了光伏活性层中的聚集体尺寸、高分子链间有序排列方式、聚集体纯度、垂直方向组分分布等因素与光伏性能之间的构效关系，为光伏聚合物结构设计和高性能光伏活性层制备提供了重要依据。

申请人发展的聚集态结构调控方法得到同行的广泛认可和正面评价。例如：日本东京大学的Tajima教授在其论文中（Energ. Eviorn. Sci. 2012, 5, 9756）将申请人的工作作为光伏聚合物的设计策略（design strategies）之一进行引用；光电子领域专家Janssen教授在其Adv. Mater.和J. Am. Chem. Soc.文章中评价申请人采用优化溶剂加工方法，获得了“最高效率之一”的窄带隙聚合物光伏材料 (one of the most efficient polymers)。

（3）高效率聚合物太阳能电池

申请人采用自主设计的聚合物光伏材料，系统优化了器件制备方法，多次取得世界领先的技术指标。2011年，采用PBDTTT-C-T聚合物获得7.6%的光伏效率，是当时国内研究机构报道的最高结果。2014年，采用PBDT-TS1聚合物与PCBM共混制备电池，获得了10.2%的光伏效率，该结果是同类器件的世界最高结果。自2015年以来，申请人在非富勒烯型聚合物太阳电池中依次取得11.2%（2015年底）、12.1%（2016年中）、13.1%（2017年中）和17.6%（2020年初）的光伏效率。央视新闻频道（CCTV13）采用“非富勒烯有机太阳能电池取得世界记录”对申请人工作进行了报道；上述工作取得的突出技术指标对领域的发展起到了重要的推动作用。

科研能力

研究领域：

天然气化工,储能,新材料,新能源,石油炼制,石油化工,精细化工

研究方向：

有机光伏材料与器件

中文标签：

齐聚噻吩;聚噻吩;聚合物光伏材料;富勒烯

英文标签：

Organic Solar Cells;Polymer Solar Cells;Power Conversion Efficiency;High-efficiency Solar Cells;Organic Photovoltaic Cells;Photovoltaic Cells;Morphology;Solar Cells;Non-fullerene Acceptors;Polymer Blends

论文著作：

1. Polymer solar cells with enhanced open-circuit voltage and efficiency
Hsiang-Yu Chen; Jianhui Hou; Shaoqing Zhang; Yongye Liang; Guanwen Yang; Yang Yang; Luping Yu; Yue Wu; Gang Li
Nature Photonics, 2009

2. Molecular Optimization Enables over 13% Efficiency in Organic Solar Cells
Wenchao Zhao; Sunsun Li; Huifeng Yao; Shaoqing Zhang; Yun Zhang; Bei Yang; Jianhui Hou
JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 2017

3. Organic Solar Cells Based on Non-Fullerene Acceptors.
Jianhui Hou; Olle Inganäs; Richard H. Friend; Feng Gao
Nature Materials, 2018

4. Fullerene‐Free Polymer Solar Cells with over 11% Efficiency and Excellent Thermal Stability
Wenchao Zhao; Deping Qian; Shaoqing Zhang; Sunsun Li; Olle Inganas; Feng Gao; Jianhui Hou
ADVANCED MATERIALS, 2016

5. Over 16% Efficiency Organic Photovoltaic Cells Enabled by a Chlorinated Acceptor with Increased Open-Circuit Voltages
Yong Cui; Huifeng Yao; Jianqi Zhang; Tao Zhang; Yuming Wang; Ling Hong; Kaihu Xian; Bowei Xu; Shaoqing Zhang; Jing Peng; Zhixiang Wei; Feng Gao; Jianhui Hou
Nature Communications, 2019

6. Single‐Junction Organic Photovoltaic Cells with Approaching 18% Efficiency
Yong Cui; Huifeng Yao; Jianqi Zhang; Kaihu Xian; Tao Zhang; Ling Hong; Yuming Wang; Ye Xu; Kangqiao Ma; Cunbin An; Chang He; Zhixiang Wei; Feng Gao; Jianhui Hou
ADVANCED MATERIALS, 2020

7. Energy-Level Modulation of Small-Molecule Electron Acceptors to Achieve over 12% Efficiency in Polymer Solar Cells
Sunsun Li; Long Ye; Wenchao Zhao; Shaoqing Zhang; Subhrangsu Mukherjee; Harald Ade; Jianhui Hou
Advanced Materials, 2016

8. Single‐Junction Organic Photovoltaic Cell with 19% Efficiency
Yong Cui; Ye Xu; Huifeng Yao; Pengqing Bi; Ling Hong; Jianqi Zhang; Yunfei Zu; Tao Zhang; Jinzhao Qin; Junzhen Ren; Zhihao Chen; Chang He; Xiaotao Hao; Zhixiang Wei; Jianhui Hou
ADVANCED MATERIALS, 2021

9. Indene−C60 Bisadduct: A New Acceptor for High-Performance Polymer Solar Cells
Youjun He; Hsiang-Yu Chen; Jianhui Hou; Yongfang Li
Journal of the American Chemical Society, 2010

10. Synthesis, Characterization, and Photovoltaic Properties of a Low Band Gap Polymer Based on Silole-Containing Polythiophenes and 2,1,3-Benzothiadiazole.
Jianhui Hou; Hsiang-Yu Chen; Shaoqing Zhang; Gang Li; Yang
Journal of the American Chemical Society, 2008

发明专利：

1. 光伏制氢的方法及装置
中国科学院化学研究所
侯剑辉; 崔勇; 肖扬
公开日期: 2025-05-16 申请日期: 2025-01-15 公开号: CN120006318A

2. 一种基于交流阻抗的有机半导体材料纯度的评估方法
中国科学院化学研究所
侯剑辉; 王文璇; 崔勇; 彭晶
公开日期: 2024-08-20 申请日期: 2024-05-21 公开号: CN118518729A

3. 化合物、活性层材料及有机光伏电池
中国科学院化学研究所
侯剑辉; 杨霓
公开日期: 2024-02-23 申请日期: 2023-10-27 公开号: CN117586222A

4. 化合物及其制备方法、光伏电池界面层材料、光伏电池
中国科学院化学研究所
侯剑辉; 于跃; 崔勇
公开日期: 2024-01-16 申请日期: 2023-09-01 公开号: CN117402158A

5. 基于有机光伏电池的供电模组、充电装置及电子设备
中国科学院化学研究所
侯剑辉; 崔勇; 王文璇
公开日期: 2023-10-03 申请日期: 2023-02-17 公开号: CN219801964U

6. 一种基于有机光伏电池的无线能量传递系统
中国科学院化学研究所
侯剑辉; 王亚菲; 郑众
公开日期: 2023-08-25 申请日期: 2022-02-15 公开号: CN116648073A

7. 一种自供电型柔性电子书
中国科学院化学研究所
侯剑辉; 崔勇; 王文璇; 杨世惟; 彭晶
公开日期: 2023-04-04 申请日期: 2022-04-28 公开号: CN218788247U

8. 一种自供电的电子体重秤
中国科学院化学研究所
侯剑辉; 杨世惟; 崔勇; 彭晶
公开日期: 2023-01-06 申请日期: 2022-03-29 公开号: CN218239036U

9. 一种快速蒸镀电极的方法及其在光电器件中的应用
中国科学院化学研究所
侯剑辉; 康倩; 许博为
公开日期: 2022-09-20 申请日期: 2021-03-15 公开号: CN115084385A

10. 一种集成有机光伏电池的电子猫眼装置
中国科学院化学研究所; 北京科技大学
张少青; 杨世惟; 崔勇; 侯剑辉
公开日期: 2022-07-05 申请日期: 2021-12-20 公开号: CN216905107U

11. 一种集成有机光伏电池的Zigbee通讯系统
中国科学院化学研究所
杨世惟; 侯剑辉; 崔勇
公开日期: 2022-06-14 申请日期: 2022-02-10 公开号: CN216751990U

12. 含有大位阻取代基芳基硼酸/硼酸酯的铃木反应方法
北京科技大学; 中国科学院化学研究所
张少青; 戴江波; 侯剑辉
公开日期: 2021-12-24 申请日期: 2021-10-19 公开号: CN113831319A

13. 改善有机太阳能电池形貌的方法
中国科学院化学研究所
侯剑辉; 张赟
公开日期: 2020-09-22 申请日期: 2019-03-13 公开号: CN111697135A

14. 有机太阳能电池的新型器件结构
中国科学院化学研究所
侯剑辉; 张赟
公开日期: 2020-09-22 申请日期: 2019-03-13 公开号: CN111697139A

15. 一种集成有机光伏电池的微功耗电子产品
中国科学院化学研究所
侯剑辉; 崔勇; 姚惠峰
公开日期: 2020-06-02 申请日期: 2018-11-27 公开号: CN111223992A

16. 一种集成有机光伏电池的微功耗电子产品
中国科学院化学研究所
侯剑辉; 崔勇; 姚惠峰
公开日期: 2020-06-02 申请日期: 2018-11-27 公开号: CN111223992A

17. 非富勒烯有机光伏电池在室内光下的应用
中国科学院化学研究所
侯剑辉; 崔勇; 姚惠峰
公开日期: 2020-05-08 申请日期: 2018-11-01 公开号: CN111129308A

18. 一种有机太阳能电池活性层的制备方法
北京科技大学
张少青; 杨晨熠; 侯剑辉; 原小涛
公开日期: 2019-12-13 申请日期: 2018-05-02 公开号: CN108598265B

19. 一种半透明有机太阳能电池
中国科学院化学研究所
侯剑辉; 崔勇; 姚惠峰
公开日期: 2018-10-16 申请日期: 2017-03-31 公开号: CN108666423A

20. 一种有机太阳能电池活性层的制备方法
北京科技大学
张少青; 杨晨熠; 侯剑辉; 原小涛
公开日期: 2018-09-28 申请日期: 2018-05-02 公开号: CN108598265A

科研项目：

1. 两维共轭苯并二噻吩类聚合物的分子设计及其在聚合物太阳能电池中的应用
立项时间: 2012-2015 项目经费：750000

2. 聚合物太阳能电池
立项时间: 2014-2017 项目经费：2000000

3. 聚合物太阳能电池新型高效光伏材料的研究
立项时间: 2014-2017 项目经费：3500000

4. 高效率非富勒烯型聚合物太阳电池活性层材料的研究
立项时间: 2017-2020 项目经费：620000

5. STTR Phase I: New polymers for 10% efficiency organic photovoltaic cells
项目经费：149313

6. STTR Phase I: New polymers for 10% efficiency organic photovoltaic cells
项目经费：149313

7. 关于兼容非标准光照条件的高效率有机光伏材料与器件的国际合作研究
立项时间: 2021

8. 面向未来应用的聚合物太阳能电池关键材料和器件制备技术的研究
立项时间: 2019-2023

9. 非富勒烯聚合物太阳能电池的国际合作研究与交流
立项时间: 2017-2018

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