彪悍钙钛矿，后浪叠前浪！11年之后，“小老弟”带着大佬发Science！

11年前一战成名

钙钛矿三大奠基人”之一，韩国成均馆大学Nam-Gyu Park教授，1997年以来，他一直致力于高效介观结构太阳能电池的研究，因为入局很早，而且基础扎实，很快在钙钛矿领域做出突破，并持续耕耘，不断突破，所以他被业界公认为是钙钛矿领域最重要的三位关键科学家之一。

2009年，日本Miyasaka教授把钙钛矿带入光伏领域，虽然效率才3.8%，但是开启了一个‘时代’，属于钙钛矿材料的光伏时代。

2012年，Nam-Gyu Park教授将钙钛矿电池效率快速提升至9.7%，用的是全固态结构，这个工作被认为是里程碑式的工作，目前已经被引用接近8000次！这篇文章发表在Scientific Reports期刊上‘Lead Iodide Perovskite Sensitized All-Solid-State Submicron Thin Film Mesoscopic Solar Cell with Efficiency Exceeding 9%’，期刊虽一般，但是这不影响它即将被引破万！

抱大腿：值得强调的是，最后第二位作者是光伏领域的超级大佬，Graetzel教授，引用超10万，找大佬坐镇除了增加文章实力，还有一种可能就是：钙钛矿电池效率是能够超过量子点电池效率的，这种领域切换的事，有大佬带着会好些。

这篇文章采用全固态传输层材料，引用固态传输层Spiro，取代传统染料敏化太阳能电池中的液态电解质，基于此，制备出全球首个全固态钙钛矿太阳能电池，器件效率高达接近10%，使用固态空穴导体显著提升了器件的稳定性。这篇文章成了未来十年正式结构的奠基石。无论是高效率TiO₂-Spiro组合，还是故意做差TiO₂-Spiro器件，他的文章一直都在被引用。

成名以后，Nam-Gyu Park教授的工作受到了受到了广泛的关注，他已经在Science、Nature、Nature Materials、Nature Nanotechnology、Nature Energy and Nature Communications等国际著名期刊发表论文几百篇，最近五年，每年的被引用次数都超过6000次。

彪悍钙钛矿，后浪叠前浪！11年之后，“小老弟”带着大佬发Science！

小老弟带着大佬发Science

2023年伊始，钙钛矿又上榜Science。这一次算是小老弟Park带着老牌大佬Graetzel教授飞了，两位都是通讯作者，Park是主要通讯作者。

钙钛矿领域在顶刊领域已经卷到了地狱级别，没有成熟的‘团伙作案’是很难冲击顶刊的，需要巧妙的想法、努力的执行博后、团队高超的表征、优秀的写手等等。今时不同往日，Park教授也在领域内站稳脚，冲击Science也是有一定底气。2023年1月13日，Park教授团队在Science期刊上发表文章：Unveiling facet-dependent degradation and facet engineering for stable perovskite solar cells。

除了冲击效率，钙钛矿想另辟蹊径来冲击顶刊是难上加难，Park教授就成功了：他对比了FAPbI₃钙钛矿薄膜不同晶面的降解路径，发现 (100)晶面比(111)晶面更容易受到水分引起的降解影响。其实，这也不难想，如下图，(111)晶面比(100)晶面看起来是更加致密的。

作者结合实验表征和理论计算，发现了不同晶面的降解机制：对于（100）晶面，较长的Pb-I键距和容易吸附水，导致δ相变；而（111）晶面的FAPbI₃薄膜具有出色的抗水稳定性，能够抑制钙钛矿相变。

基于上述研究结果，简单的思路就有了——制备出（111）暴露晶面的钙钛矿就能提高稳定性。作者采用环己胺作为添加剂来诱导（111）晶面择优生长。如下图，添加环己胺的XRD证实了（111）相比较强，最终提升了器件的稳定性。

除了上面这篇Science大作，Park教授在还有很多正刊大作。

1、Nature：钙钛矿实现低剂量X射线成像，有望实现CT自由

每年的CT检查次数应该尽量少，以减少辐射对身体造成的伤害。但是现在小阳人怕后遗症，医院CT都快拍冒烟了。

那么是否可以使用低剂量的辐射，用高灵敏镀的探测器来实现相同分辨率？这样身体就不用太担心辐射伤害。

2017年10月5日，三星公司In Taek Han和韩国成均馆大学Nam-Gyu Park在Nature发表了文章：Printable organometallic perovskite enables large-area, low-dose X-ray imaging。

他们采用全溶液生成路线，制备出与单晶相似的形貌和光电性质，比目前商业化的非晶硒或铊掺杂的碘化铯检测器的灵敏度至少高一个数量级：在100千伏的辐射源照射下实现11 μC mGy_air⁻¹ cm⁻²的高灵敏度。这种钙钛矿检测器不仅可以实现低剂量X射线成像、降低辐射健康风险，并且还可以用于放射成像。

2、Science综述：重新思考钙钛矿中的A位阳离子

Science综述是很难发的，下面这篇综述选题很好，重新思考钙钛矿A位阳离子的作用。

2022年2月，在Park教授的组织下，钙钛矿的‘三大掌门人’齐聚一堂：成均馆大学Nam-Gyu Park、加州大学洛杉矶分校杨阳教授、蔚山科学技术学院Sang II Seok，他们在Science上发表综述：Rethinking the A cation in halide perovskites。这篇综述从晶体对称性、相稳定性性、载流子动力学三个方面重新审视了A位阳离子对钙钛矿光电性能的影响。

经过十几年的沉淀，组分呈现出‘万剑归宗’的迹象，潮水退去，大家发现FAPbI₃体系最好。不用过多的修饰，制备方法上的优化能代替掺杂带来的提升。此外，为了稳定八面体框架，适当加入离子半径较小的Cs和Rb阳离子，这些离子添加较低温度下有效地稳定立方相。高温时，有些A位阳离子的静态分子会动态变化，值得注意。

作者还贴心地总结了高效率器件所采用的后处理分子，基于下面分子，通过极性、立体化学、配位和键合设计，应该能设计出更厉害的表面钝化分子。

文献信息

1. https://www.nature.com/articles/srep00591

2. https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.adf3349

3. https://www.nature.com/articles/nature24032/

4. https://www.science.org/doi/10.1126/science.abj1186

原创文章，作者：科研小搬砖，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/08/4152cd74fb/

彪悍钙钛矿，后浪叠前浪！11年之后，“小老弟”带着大佬发Science！

相关推荐