优秀！南京工业大学硕士一作发表Science

对于太阳能电池来说，在各种环境条件下稳定黑相甲脒碘化铅(α-FAPbI3)钙钛矿被认为是必要的。但是，α-FAPbI3的温度敏感性以及在其加工过程中严格控制湿度的要求仍然面临挑战。

2021年3月26日，南京工业大学黄维和陈永华（南京工业大学硕士研究生惠炜、芦荟及西北工业大学博士研究生晁凌锋为本文共同第一作者）共同通讯在Science 在线发表题为“Stabilizing black-phase formamidinium perovskite formation at room temperature and high humidity”的研究论文，该研究报告了基于从离子液体甲胺甲酸乙酯生长的垂直排列的碘化铅薄膜，无论湿度和温度如何，稳定的α-FAPbI3的合成。垂直生长的结构具有许多纳米级离子通道，这些通道促进了碘化甲铵渗透到碘化铅薄膜中，从而快速，稳健地转化为α-FAPbI3。获得了具有24.1％的功率转换效率的太阳能电池。未封装的电池在85°C和持续的光照下，分别保持其初始效率的80％和90％达500小时。

另外，2021年3月10日， 南京工业大学邵宗平及周嵬在Nature 在线发表题为“Thermal-expansion offset for high-performance fuel cell cathodes”的研究论文，该研究演示了一种通过引入热膨胀偏移来实现阴极与其他电池组件之间完全热机械兼容的方法。该研究使用反应烧结将具有高电化学活性和大热膨胀系数的钴基钙钛矿与负热膨胀材料结合在一起，从而形成具有与电解质良好匹配的热膨胀性能的复合电极。由于在煅烧过程中复合材料中两种材料之间的反应有限，因此形成了新的中间相，这也会在钙钛矿中造成A位缺陷。结果，该复合材料显示出高活性和优异的稳定性。反应性负热膨胀组分的引入可以为开发用于固体氧化物燃料电池的完全相容且高活性的电极提供一般策略（点击阅读）。

卤化钙钛矿太阳能电池（PSC）的高功率转换效率（PCE）归因于其高载流子迁移率、扩散长度以及活性层材料的可调节带隙。α-FAPbI3的带隙最窄（薄膜中的带隙为1.45至1.51 eV）。该相在环境条件下很容易转变为宽带隙黄色非钙钛矿相（δ-FAPbI3），因为较大的FA +会引起晶格畸变，因此已开发出稳定α-FAPbI3钙钛矿薄膜的途径。这些方法中的一些方法涉及混合其他阳离子，阴离子或两者，以形成杂化的钙钛矿。

α-FAPbI3钙钛矿由于具有最窄的带隙被认为是提高单节钙钛矿光伏器件近理论极限效率最有希望的材料。然而α-FAPbI3钙钛矿的相转变难且稳定性差限制着其进一步的发展。此外，传统制备过程必须在惰性气氛中严格控制温度和相对湿度的条件下制备高质量的钙钛矿薄膜或者钙钛矿中间体薄膜，这严重限制了钙钛矿太阳能电池的大规模生产和实际应用。

该研究报告了基于从离子液体甲胺甲酸乙酯生长的垂直排列的碘化铅薄膜，无论湿度和温度如何，稳定的α-FAPbI3的合成。垂直生长的结构具有许多纳米级离子通道，这些通道促进了碘化甲铵渗透到碘化铅薄膜中，从而快速，稳健地转化为α-FAPbI3。获得了具有24.1％的功率转换效率的太阳能电池。未封装的电池在85°C和持续的光照下，分别保持其初始效率的80％和90％达500小时。

该工作由南京工业大学先进材料研究院黄维院士和陈永华教授团队独立提出并完成，得到中国科学院上海高等研究院高兴宇研究员、北京高能物理研究所张静研究员、澳门大学邢贵川教授以及南京工业大学先进材料研究院黄晓教授的支持。

参考消息：

https://science.sciencemag.org/content/371/6536/1359