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一、热电半导体材料与器件 热电半导体材料可以将热能直接转化为电能，具有静音、零污染和高可靠性等众多优点，在余废热发电、便携式制冷和温度控制等多个领域具有广阔的应用潜力。热电材料和器件领域中的基础科学研究和应用技术研究至关重要。不仅是三航一潜”项目中热管理和特殊电源等应用的发展需求，也是国家工业生产中节能减排和清洁能源创新的重要推动力。课题组开展了围绕“热电材料与器件设计制备技术的集成应用”的跨学科协同创新工作。主要研究领域包括：（1）热电材料的电输运协同调控和性能优化；（2）热电材料微观结构的设计和可控制备；（3）热电材料及器件在同位素核电池中的应用；（4）柔性及微型热电器件的界面连接和系统集成。 二、太阳能电池材料与器件 钙钛矿太阳能电池是利用有机金属卤化物钙钛矿层作为吸光材料，通过光电效应，直接将光能转化为电能，属于第三代的太阳能电池。器件的主要结构有平面正式、平面反式、介孔正式、碳基无空穴传输层等结构。其工作原理是当光照射在器件上，钙钛矿层价带上的电子会吸收光能，跃迁到导带，从而形成光生电子-空穴，电子流向电子传输层，空穴流向空穴传输层，形成回路，产生电流。2009年首次开发了钙钛矿太阳能电池，效率为3.9%，在十年内，PCE从一开始的3.9％快速升高到已经超过25％，其效率已经超过很多薄膜光伏电池，能和硅基电池相媲美。作为第三代太阳能电池因为其原材料简单便宜，制备工艺较简易满足成本低且PCE高，成为如今光伏研究的热点。 三、微纳/柔性制造与电子浆料 MLCC铜浆材料：称为“电子工业大米”，是目前全球用量最大的被动电子元件之一。作为电子信息技术产业发展基石的MLCC等电子元器件，市场需求将呈现爆发式增长，年复合增长率持续增大。随着MLCC端电极贱金属化日益成熟普遍，铜浆基本取代了其他贵金属浆料。低温烧结MLCC铜端电极因排胶困难、碳残留高，导致端电极烧结不致密，易造成电镀液渗入，产品合格率和可靠性下降，因此亟需开发出满足高端MLCC生产制造的先进端电极铜浆，助力我国MLCC技术达到国际领先水平。课题组现联合相关单位进行低温铜端电极浆料产业化攻关:围绕低温烧结铜浆用玻璃、有机载体及铜浆应用技术开展系统研究，解析玻璃粉与铜粉，铜粉与基体的烧结作用机理，探明铜浆对MLCC可靠性影响的规律开发MLCC铜浆,适应高端应用领域对铜浆的需求。 四、特种功能陶瓷与薄膜 LTCC：涉及电路设计、材料科学、微波技术等广泛的领域。随着未来LTCC制品市场中运用LTCC制作的组件数目逐渐被LTCC模块与基板所取代，终端产品产能过剩，价格和成本竞争日趋激烈，元器件的国产化必将提上议事日程，这为国内LTCC产品的发展提供了良好的市场契机。国内现在急需开发出系列化的、拥有自主知识产权的LTCC瓷粉料，并专业化生产LTCC用陶瓷生带系列，为LTCC产业的开发奠定基础。课题组采用研发的低温烧结陶瓷粉料，根据预先设计的结构，通过流延工艺将陶瓷浆料制成厚度精确且致密的生瓷带，在生瓷带上利用激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺形成金属化布线和通孔金属化制成所需要的电路图形，然后将电极材料（Au、Ag、Ag/Pd 和Cu)、基板、电子器件（如低容值电容、电阻、滤波器、阻抗转换器、耦合器等）等叠片后，在1000℃以下一次性烧成多层互连三维电路基板，在其表面可以贴装IC和有源器件，制成无源/有源集成的功能模块。 |