工大见“闻”丨河北工业大学原子尺度研究团队取得系列研究成果

编者按

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河北教育网、津云

聚焦光子调控 引领光伏发展

河北工业大学原子尺度研究团队取得系列研究成果

光伏是我国重点发展的领域，也是京津冀重点布局的产业。河北工业大学材料科学与工程学院长期致力于光伏领域研究，不但为晶龙集团、中环半导体等龙头企业提供了关键技术和核心人才，还在基础研究领域结下了累累硕果。2021年5月12日，学校原子尺度研究团队在国际顶级学术期刊Chemical Society Reviews（IF=42.846）以“Photon management to reduce energy loss in perovskite solar cells”（Chem. Soc. Rev., 2021，DOI: 10.1039/d0cs01488e）为题刊发钙钛矿基光伏领域的综述成果。这是继该团队以学校为第一单位在Acta Materialia （2020, 188, 354）、Adv. Energy Mater. （2021, 202100529）和Nano Energy （2020, 78, 105354）等高水平杂志发表重要研究成果之后，再次取得突破。该综述解析了钙钛矿太阳电池内部的光子能量损耗的重要策略及其调控机制。综述第一作者为陈聪副教授，通讯作者为学校郑士建教授和吉林大学宋宏伟教授。学校材料科学与工程学院/省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室为该综述成果的第一通讯单位。

自2009年首次被发现，钙钛矿太阳电池的研究进展迅猛，曾被Science 期刊评为2013年的十大突破性科技进展之一，目前其单节器件的光电转化效率已经飙升至25.5%，与硅电池构筑的叠层器件已经达到29.5%，成为光伏舞台上的重头戏。尽管钙钛矿太阳电池发展迅速，但其发电效率和成本仍有巨大的提升空间。太阳能转化为电能的主要能量损失源自Shockley-Queisser极限引起的低能光子的无法吸收和高能光子的热化损失。学校原子尺度研究团队陈聪等人近年来重点关注钙钛矿半导体光电材料以及器件的内部光学损耗和缺陷调控的研究，自2019年7月份入职以来，以学校为第一单位在领域内高水平期刊发表多项研究成果。基于课题组以往的研究结果，陈聪等人在此详细综述了钙钛矿太阳电池内部光子管理的调控策略，即包括基于反-斯托克斯发光的上转换、量子剪拆、散射（局域表面等离子共振）、叠层电池、梯度结构、纹理/制绒、抗反射等降低光子损耗的手段。研究团队系统地分析光子管理材料的精细结构、荧光量子效率、材料配比和内嵌位置对提高光伏器件的光电转换效率、光照稳定性、使役环境可靠性的调控作用，从多角度阐释了钙钛矿太阳电池内部的光学和热学损耗机制。本综述论文对钙钛矿基光伏器件，以及光电晶体管、光电化学传感器、光催化以及发光二极管等领域的光子管理调控研究具有极其重要参考价值。

Chemical Society Reviews属于一级学科顶级期刊，是世界化学化工以及材料学科领域公认的最具影响力和权威性的三大综述性学术期刊之一，发表的论文对相关领域的发展具有重要的引领和指导作用。根据Google Scholar（2018）发布的全球学术期刊影响力指标，该刊排名第5，Reviews综述类排名第1。根据科睿唯安《SCI期刊引文分析报告》最新公布数据显示，该期刊的2020年影响因子为42.846。

该综述以及此前发表的多项研究成果，标志着学校科研团队在钙钛矿半导体光伏材料与器件领域的相关前沿性研究受到了国际同行的广泛关注和认可。

作者简介：

陈聪，男，30岁，副教授，博士生导师，河北工业大学“元光学者”特聘岗，于2019年7月份毕业于吉林大学，并于同月加入河北工业大学。研究方向为面向应用的高效与稳定的光伏电池。目前以项目负责人承担国家自然科学基金、河北省自然科学基金、河北省高层次留学人才回国资助项目、集成光电子学国家重点联合实验室开放课题等项目。目前以第一作者或者通讯作者在Adv. Energy Mater.（3篇）、Nano Energy（5篇）、Chem. Soc. Rev.、Adv. Sci.、Solar RRL等国际能源领域杂志发表研究论文20余篇，获得授权发明专利2项。担任Sci. Rep.杂志编委，Front. Chem.杂志客座编辑，J. Rare Earth、稀土学报青年编委。于2018.01-2019.01在美国杰克逊州立大学作为访问学者。获得荣誉包括吉林大学力旺精英奖（10万元）、宝钢奖学金“特等奖”、吉林大学十佳研究生、河北工业大学“科技新星”等。

郑士建，河北工业大学教授，博士生导师，2014年入选中科院“百人计划”，2016年入选国家“海外高层次人才引进计划”青年项目。长期致力于金属结构材料与能源材料的原子尺度研究，研究成果揭示了高温、高应力、强辐照等极端使役环境下原子尺度界面结构对高温合金、钛合金、层状金属材料力学性能、抗核辐照损伤性能的影响规律，以及能源电池材料服役过程中原子尺度衰变机制。在Nature Communications、Advanced Materials、Acta Materialia、Scripta Materialia等高水平期刊发表SCI论文104篇，引用3944次，入选2020全球前2%顶尖科学家榜单，并受邀在（国际塑性、损伤与断裂会议等）高水平国际会议上做邀请报告，主持或参与国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目11项。获河北省政府特殊津贴（2019）、天津市创新类领军人才（2019）等荣誉，并任中国电子显微镜学会（2016-至今）等学会理事。

研究团队介绍：

学校原子尺度研究团队（团队负责人：郑士建教授）于2019年10月份组建，是一支年轻有活力、科研实力雄厚的科研团队。该团队致力于在原子尺度揭示先进材料与器件在服役条件下的显微结构动态演化规律，并在原子尺度设计和开发先进材料与器件，最终实现先进材料与器件的应用。截止目前，该团队已经以河北工业大学为第一单位在Acta Materialia、Adv. Energy Mater.、Nano Energy、河北工业大学学报等杂志发表高水平论文10余篇。团队目前已经获批包括国家自然科学基金、天津市自然科学基金、河北省自然科学基金以及企业横向课题在内多个项目资助。

团队网站：

http://www.网址未加载/

文章链接：

https://pubs.网址未加载/en/content/articlelanding/2021/CS/D0CS01488E#!divAbstract

河北教育网、津云

河北工业大学：

借智+自省提升高水平本科教育

5月15日上午，河北工业大学举行“新时代高质量人才培养系列论坛”的首场专题研讨会。中国工程院院士、四川大学原校长谢和平，教育部高等学校机械类专业教育指导委员会主任委员、东北大学原校长赵继，围绕“立德树人培根铸魂”主题，解读了对大学教育的认识，分享了创新工程教育的思考。北辰、红桥校区三个会场的460余名师生代表参加活动。论坛由副校长郎利影主持。

校党委书记李强致欢迎辞。他对专家谢和平、赵继的到来表示欢迎与感谢，对学校步入国家“双一流”以来在本科教学方面取得成绩进行了简单介绍。他希望，通过开展新时代高质量人才培养大讨论，在全校形成落实立德树人根本任务的思想自觉和行动自觉，在教师中潜心教书、“为党育人、为国育才”的观念蔚然成风，在管理服务者中“肩上有学校、眼里有老师、心中有学生”的工作理念更加牢固，“五育并举”人才培养体系更加健全，奋力开启学校高质量内涵式发展新征程，为国家培养更多德智体美劳全面发展的建设者和接班人。

谢和平作了题为《对大学教育的思考》的报告。他就“对教育的认识、大学应教会学生什么、目前大学教育的缺失、‘课堂+课程’的作为、大学教育的好老师、一流大学与教育强国的方向”六方面分享了自己对大学教育的思考。

他认为，高校教师应认识到教育不仅仅是注满一桶水，更应该是点燃一把火，在教育过程中传递爱心、教学相长，投入情感，帮助学生、学生群体全面自由地发展，成为优秀的个体、优秀的群体。

通过品德高尚、学术卓越、教学优秀的好老师，开展探究式-小班化教学改革、推进非标准答案考试改革、实施全过程学业评价改革，设置培养学生艺术科学人文相融合的多学科知识面和广阔学科视野的大学课程，教会学生基本的知识点与核心价值观、创新思维方式、学生独立思考与创新创造的能力、团结协作与社会责任担当。

不断改善软、硬件环境，构建“学术殿堂式”校园环境，让师生随时随地可以讨论问题、推导公式、交流互动，形成校园“学习”的浓厚氛围，立足人文、科学、艺术为一体的多学科全面教育，注重人文艺术与科学的融合培养，多学科知识面与交叉学科培养，培养具有深厚的人文底蕴、扎实的专业知识素养、强烈的创新意识、宽广的国际视野的一流人才，办一流本科，建一流大学，引领中国由教育大国走向教育强国。

赵继以《未来工程教育创新的若干问题》为主题，主要围绕工程教育的引领性问题、多样性问题、开放性问题和实践性问题，提出未来工程教育面临的挑战、机遇和变革。

他认为，未来工程教育不仅仅是与一门学科相关的基本技能，还需要理解如何将多个学科之间的信息联系起来，适应科技、产业、社会和组织变革的快速步伐，满足“新的思维、理解和技能”的要求。

未来工程教育不应只服务于现有产业，而要引领未来产业转型升级和创新发展，为新的产业甚至行业的诞生提供智力支撑；不应拘泥于现有学科专业形态，应该向科技的本质处寻求答案，站在引领产业发展的高度，设计人才培养目标、培养模式、培养体系和知识体系。

大学应当为更加多元化的学生群体（数字原住民）提供足够的选择自由，使他们可以追求自己的目标和兴趣，有充分的灵活性选择符合个人志向的学习路径，成为“T”型或“丌”型工程师。

更加开放的超连接世界，会加速技术、经济和社会文化的融合，彻底改变设计、制造、融资、销售和消费方式。“教育注重影响力”（Impact-focused education）将成为重要办学理念之一。实质性的推动知识体系创新和开放协同育人，培养未来引领性人才必须加强知识体系创新，推动教学与研产深度融合，加强与世界高等教育组织和机构的交流合作将成为常态。

工程科学领域核心知识和能力只有通过实践和体验才能获得。未来工程类人才培养需要高度关注产业发展，强化实践和工程能力，让学生通过“做中学”领略真正的研究、设计和建造，深化协同创新和协同育人，在融通合作中提高工程创新人才培养质量。人工智能与工程教育的深度融合将助力全面培养学生潜能，智能化的工程教育将使教师更专注于教学。

校长韩旭以《以本为本守正创新全面提升本科人才培养质量》为题，分享了学校本科人才培养的探索与实践。他指出，十三五期间，学校通过“发挥学科专业共生机制、坚持引育并举、全方位监控、夯实思政课阵地”等十二项亮点工作，取得了“人才培养目标的达成度高，社会需求的适应度较高，全方位育人的保障度高，教学质量保障的有效度高，毕业生满意度高”的良好成绩。

十四五期间，学校将以“回归常识、回归本分、回归初心、回归梦想”为基本遵循，以深化教育教学改革，提升教育教学质量为核心，以强化“勤慎公忠”素养和实践创新能力培养为主线，以构建德智体美劳“五育并举”人才培养体系为重点，以实现“新时代工学并举特色突出，一流专业建设水平高，一流课程覆盖面广，教师教书育人能力强，多元创新人才培养成效显著的高水平本科教育”为目标，坚持立德树人，德育为先；兴工报国，工学并举；坚持学生中心，全面发展，推进专业内涵建设、课程建设质量、教师育人能力、教学资源配置建设水平全面提升、多元协同机制创新水平提升，建设高水平质量保障体系，推进专业教育与通识教育高度融合、理论教学与实践训练有机融合、第一课堂与第二课堂紧密融合、信息技术与教育教学深度融合，将思想政治教育贯穿人才培养全过程，创新创业教育贯穿人才培养全过程。

会场中，师生或认真记录，或凝神细听；会场下，热切问答，研讨交流。

经济管理学院青年教师陈阳阳说，这次专题讲座，让他对高等教育、人才培养、专业建设、课程建设等方面有了更加深刻的认识。他“深切地感受到了作为一名高校教师的使命感和责任感”，将培养爱祖国、知国情高水平的创新人才为己任，不断提升自己教学科研水平，勇于探索、勇于开拓，为服务国家富强、民族复兴、人民幸福贡献力量。

人工智能与数据科学学院教师郭永芳直言，今天听了谢院士的报告，感触很多，反思也很多。教育的责任是什么？作为一名教师，我们的课堂要融入情感，融入灵魂，我们要真正关心关注每个学生，让优秀的学生更优秀，让落后的学生成为优秀，把每个学生都培养成才。

实验实训中心教师李媛媛说，专家讲座让她更加认定了中心一直以来坚持的改革方向。学校工程认知课程，让文科学生，也认识到了一个产品从图纸到实物的过程。这样的多学科交叉将是大家未来努力的方向。

学校课程建设专家组组长王宝珠表示，两位专家的报告让自己受益匪浅，对于信号与线性系统国家一流课程，未来如何通过课程建设，帮助学生树立“做最好的自己、让人类更好、让世界更好的”的远大理想，启迪学生创新思维，教会学生在学习知识的基础上，寻找创造性方法，独立思考问题、解决问题有重要的指导意义。

结语

每一篇报道

都记录着工大的成长

每一次成长

也彰显着工大人的奋进

勤慎公忠

代代工大人将秉承此信念

百折不挠

共赴更灿烂的明天！