1.项目介绍

柔性能量自持光电器件与智能集成系统是新一代能源技术、柔性电子学与智能信息科学交叉融合的重要前沿方向，但仍面临诸多关键科学问题：其一，柔性有机半导体材料在能量转化与存储过程中存在界面载流子损失、稳定性差及循环寿命短等难题；其二，能量自持与智能功能模块的深度集成度不足，难以实现协同控制与高效信号传输；其三，系统级能量管理与信息处理机制尚不完善，制约了复杂环境下的稳定运行。上述因素严重制约了柔性自供电智能系统在复杂环境中的稳定运行和进一步发展。

因此，本项目围绕“柔性能量自持光电器件与智能集成系统”这一前沿交叉方向，面向物联网、可穿戴电子、智能医疗、无人平台、伪装识别与国防光通信等领域对长期自主供能、柔性集成与智能感知系统的重大需求，聚焦“能量自持—智能集成—多场协同控制”的重大科学问题。拟以有机半导体材料设计为基础，结合能量转化与储能器件构筑、光电探测与光通信系统开发，建立从“材料—器件—系统—应用”的全链条研究体系。项目创新点体现在三个方面：一是通过分子结构设计、能级调控与界面工程，实现光能采集、储能与光电响应的协同优化；二是揭示光、电、热、力多场耦合下材料结构、器件性能与系统功能之间的关联机制；三是发展基于能量感知和机器学习的智能协同控制方法，实现能量流与信息流的动态匹配。

项目的阶段目标包括开发高迁移率、高稳定性的柔性能量材料，构筑光伏—储能一体化柔性能量自持器件，建立多模态感知、能量管理与智能协同控制模型，并完成近红外探测、光通信、可穿戴设备和伪装识别等示范应用。长期目标是形成具有自主知识产权的柔性能量自持光电器件与智能集成系统技术体系，推动“柔性能源科学”和“智能光电系统工程”等新兴交叉方向发展。预期产出高水平论文、发明专利、系统原型和应用示范，培养具有化学、材料、物理和电子信息交叉背景的复合型研究生与青年骨干人才。

2.项目负责人及团队骨干

（1）陈永胜 院士｜化学学院｜项目负责人

陈永胜院士长期从事功能高分子材料化学基础和应用方面的研究，在有机光伏、柔性光电材料和能源转化器件方面具有深厚的研究积累。以通讯作者发表Science、Nat. Photon.等SCI论文400余篇，论文引用8万余次，H-Index 130，连续12年入选科睿唯安/汤森路透全球高被引科学家；以第一完成人获得2018年国家自然科学二等奖和2010年天津市自然科学一等奖；承担国家重点研发计划、基金委重点项目等国家级科研任务，并形成成熟的研究生培养体系。 

（2）田建国 教授｜物理科学学院｜团队骨干

田建国教授主要研究方向为光场调控与探测，微纳光学、二维材料光电性能及应用、生物光子学和生物传感。在Nat. Photon.、Phys. Rev. Lett.、Optica、Light: Sci. Appl.、Nano Lett.、Adv. Mater. 等期刊发表论文400余篇，SCI他引10000余次。获得2018年国家自然科学二等奖和2025、2024、2010年天津市自然科学一等奖。主持国家杰出青年科学基金、国家重点研发计划课题、国家重大科学仪器设备开发专项课题、973计划、国家自然科学基金和天津市科技项目等经历，具有丰富的项目组织和人才培养经验。

（3）刘智波 教授｜物理科学学院｜团队骨干

刘智波教授主要从事二维材料、多尺度理论模型与物理机制研究，负责理论模型构建、交叉观测与项目集成评估。2009年入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”。2010年获“饶毓泰基础光学奖”优秀奖。2011年获“天津市新长征突击手”荣誉称号。2013年获天津市青年科技奖。研究成果在Nat. Commun.、ACS Nano、Optica、Nano Lett.、Adv. Mater.等杂志上发表学术论文130篇，他引7000余次，三篇篇论文入选ESI高被引论文（HCP）。主持和参与了包括国家自然科学基金、教育部重点基金项目、天津自然科学基金、“973”项目、国家基础研究前期专项等项目。

3.项目拟推进的多学科交叉研究方向

（1）柔性能量转化与存储关键材料设计：

聚焦化学、材料科学与物理化学交叉，围绕柔性有机与复合半导体材料的分子设计、能级调控和界面工程，开发高迁移率、可调带隙、高稳定性的能量转化与储能材料。利用同步辐射、原位光谱和载流子动力学表征，揭示分子堆积、取向、界面态与能量转换效率、循环稳定性之间的关系，为高性能柔性能量自持单元提供材料基础。

（2）光伏—储能一体化柔性器件构筑：

融合有机光伏、固态储能、柔性电子和器件工程，构建可同时实现光能采集、电能存储和稳定输出的复合型柔性器件。重点研究电极界面、离子传导、封装结构和应变容忍机制，优化能量流与电子流的时空匹配，实现高效率能量闭环和复杂形变条件下的长期稳定运行，为可穿戴与分布式智能终端提供自供能核心模块。

（3）智能协同控制与系统集成：

面向电子信息、智能控制、材料与物理交叉，建立柔性能量自持系统中能量流与信息流的统一调控模型。通过多源信号采集、动态功率分配、机器学习算法和通信协议优化，实现光伏、储能、光探测和光通信模块的自适应协同。该方向将推动柔性系统从被动供能器件向“感知—学习—调控”一体化智能系统转变。

（4）柔性光探测与光通讯应用示范：

融合光学、光电器件、通信工程和系统集成技术，构建基于柔性自供电单元的近红外光探测与光通讯系统。重点开展高灵敏自供电光探测器、柔性光通信模块和系统原型开发，并在可穿戴设备、智能传感、伪装识别、无人平台和国防光通信等场景中进行功能展示与性能评估，推动项目成果向实际应用转化。

（5）理论模型、交叉观测与数据驱动优化：

围绕材料—器件—系统多层次耦合问题，结合多尺度理论模拟、交叉验证实验和数据共享平台，建立结构—能量—性能关联模型。该方向将贯穿材料设计、器件优化和系统评估全过程，为项目提供预测模型、反馈机制和技术路线优化依据，支撑跨课题联合实验和项目整体性能提升。

4.项目制研究生招生专业背景要求

本项目围绕“柔性能量自持光电器件与智能集成系统”的研究主题，重点招收具有化学、材料科学、物理学、电子信息、光学工程、能源科学、自动化、人工智能、微电子与柔性电子等背景的研究生。

学生应具备扎实的数理化基础，能够理解有机半导体材料、能量转化、储能器件、光电探测、光通信和智能控制等基本原理；具有较强的实验动手能力或算法建模能力，能够参与材料合成、薄膜制备、器件加工、光电测试、系统集成或数据分析等环节；具备跨学科学习能力，能够在多导师、多课题协同环境中开展研究；鼓励具有原位表征、超快光谱、同步辐射、半导体器件、机器学习、嵌入式系统、通信算法或柔性电子经验的学生报考。

具体可分为四类招生方向：

第一类为化学与材料类学生，重点参与有机半导体材料设计、能级调控、界面工程和储能材料研究；第二类为物理与光学类学生，重点参与光电机制、光探测、光通信和多尺度物理模型研究；第三类为电子信息类学生，重点参与能量管理、电路系统、通信协议和智能控制平台构建；第四类为人工智能与数据科学类学生，重点参与机器学习算法、性能预测模型和系统级协同优化。

5.项目组联系方式

联系人：姚朝阳

邮箱：zyao@nankai.edu.cn