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11年前一戰(zhàn)成名

鈣鈦礦三大奠基人”之一，韓國(guó)成均館大學(xué)Nam-Gyu Park教授，1997年以來(lái)，他一直致力于高效介觀結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池的研究，因?yàn)槿刖趾茉?，而且基礎(chǔ)扎實(shí)，很快在鈣鈦礦領(lǐng)域做出突破，并持續(xù)耕耘，不斷突破，所以他被業(yè)界公認(rèn)為是鈣鈦礦領(lǐng)域最重要的三位關(guān)鍵科學(xué)家之一。

彪悍鈣鈦礦，后浪疊前浪！11年之后，“小老弟”帶著大佬發(fā)Science！

2009年，日本Miyasaka教授把鈣鈦礦帶入光伏領(lǐng)域，雖然效率才3.8%，但是開(kāi)啟了一個(gè)‘時(shí)代’，屬于鈣鈦礦材料的光伏時(shí)代。

2012年，Nam-Gyu Park教授將鈣鈦礦電池效率快速提升至9.7%，用的是全固態(tài)結(jié)構(gòu)，這個(gè)工作被認(rèn)為是里程碑式的工作，目前已經(jīng)被引用接近8000次！這篇文章發(fā)表在Scientific Reports期刊上‘Lead Iodide Perovskite Sensitized All-Solid-State Submicron Thin Film Mesoscopic Solar Cell with Efficiency Exceeding 9%’，期刊雖一般，但是這不影響它即將被引破萬(wàn)！

抱大腿：值得強(qiáng)調(diào)的是，最后第二位作者是光伏領(lǐng)域的超級(jí)大佬，Graetzel教授，引用超10萬(wàn)，找大佬坐鎮(zhèn)除了增加文章實(shí)力，還有一種可能就是：鈣鈦礦電池效率是能夠超過(guò)量子點(diǎn)電池效率的，這種領(lǐng)域切換的事，有大佬帶著會(huì)好些。

這篇文章采用全固態(tài)傳輸層材料，引用固態(tài)傳輸層Spiro，取代傳統(tǒng)染料敏化太陽(yáng)能電池中的液態(tài)電解質(zhì)，基于此，制備出全球首個(gè)全固態(tài)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，器件效率高達(dá)接近10%，使用固態(tài)空穴導(dǎo)體顯著提升了器件的穩(wěn)定性。這篇文章成了未來(lái)十年正式結(jié)構(gòu)的奠基石。無(wú)論是高效率TiO₂-Spiro組合，還是故意做差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廣泛的關(guān)注，他已經(jīng)在Science、Nature、Nature Materials、Nature Nanotechnology、Nature Energy and Nature Communications等國(guó)際著名期刊發(fā)表論文幾百篇，最近五年，每年的被引用次數(shù)都超過(guò)6000次。

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小老弟帶著大佬發(fā)Science

2023年伊始，鈣鈦礦又上榜Science。這一次算是小老弟Park帶著老牌大佬Graetzel教授飛了，兩位都是通訊作者，Park是主要通訊作者。

鈣鈦礦領(lǐng)域在頂刊領(lǐng)域已經(jīng)卷到了地獄級(jí)別，沒(méi)有成熟的‘團(tuán)伙作案’是很難沖擊頂刊的，需要巧妙的想法、努力的執(zhí)行博后、團(tuán)隊(duì)高超的表征、優(yōu)秀的寫(xiě)手等等。今時(shí)不同往日，Park教授也在領(lǐng)域內(nèi)站穩(wěn)腳，沖擊Science也是有一定底氣。2023年1月13日，Park教授團(tuán)隊(duì)在Science期刊上發(fā)表文章：Unveiling facet-dependent degradation and facet engineering for stable perovskite solar cells。

除了沖擊效率，鈣鈦礦想另辟蹊徑來(lái)沖擊頂刊是難上加難，Park教授就成功了：他對(duì)比了FAPbI₃鈣鈦礦薄膜不同晶面的降解路徑，發(fā)現(xiàn) (100)晶面比(111)晶面更容易受到水分引起的降解影響。其實(shí)，這也不難想，如下圖，(111)晶面比(100)晶面看起來(lái)是更加致密的。

作者結(jié)合實(shí)驗(yàn)表征和理論計(jì)算，發(fā)現(xiàn)了不同晶面的降解機(jī)制：對(duì)于（100）晶面，較長(zhǎng)的Pb-I鍵距和容易吸附水，導(dǎo)致δ相變；而（111）晶面的FAPbI₃薄膜具有出色的抗水穩(wěn)定性，能夠抑制鈣鈦礦相變。

基于上述研究結(jié)果，簡(jiǎn)單的思路就有了——制備出（111）暴露晶面的鈣鈦礦就能提高穩(wěn)定性。作者采用環(huán)己胺作為添加劑來(lái)誘導(dǎo)（111）晶面擇優(yōu)生長(zhǎng)。如下圖，添加環(huán)己胺的XRD證實(shí)了（111）相比較強(qiáng)，最終提升了器件的穩(wěn)定性。

除了上面這篇Science大作，Park教授在還有很多正刊大作。

1、Nature：鈣鈦礦實(shí)現(xiàn)低劑量X射線成像，有望實(shí)現(xiàn)CT自由

每年的CT檢查次數(shù)應(yīng)該盡量少，以減少輻射對(duì)身體造成的傷害。但是現(xiàn)在小陽(yáng)人怕后遺癥，醫(yī)院CT都快拍冒煙了。

那么是否可以使用低劑量的輻射，用高靈敏鍍的探測(cè)器來(lái)實(shí)現(xiàn)相同分辨率？這樣身體就不用太擔(dān)心輻射傷害。

2017年10月5日，三星公司In Taek Han和韓國(guó)成均館大學(xué)Nam-Gyu Park在Nature發(fā)表了文章：Printable organometallic perovskite enables large-area, low-dose X-ray imaging。

他們采用全溶液生成路線，制備出與單晶相似的形貌和光電性質(zhì)，比目前商業(yè)化的非晶硒或鉈摻雜的碘化銫檢測(cè)器的靈敏度至少高一個(gè)數(shù)量級(jí)：在100千伏的輻射源照射下實(shí)現(xiàn)11 μC mGy_air^?1 cm^?2的高靈敏度。這種鈣鈦礦檢測(cè)器不僅可以實(shí)現(xiàn)低劑量X射線成像、降低輻射健康風(fēng)險(xiǎn)，并且還可以用于放射成像。

2、Science綜述：重新思考鈣鈦礦中的A位陽(yáng)離子

Science綜述是很難發(fā)的，下面這篇綜述選題很好，重新思考鈣鈦礦A位陽(yáng)離子的作用。

2022年2月，在Park教授的組織下，鈣鈦礦的‘三大掌門(mén)人’齊聚一堂：成均館大學(xué)Nam-Gyu Park、加州大學(xué)洛杉磯分校楊陽(yáng)教授、蔚山科學(xué)技術(shù)學(xué)院Sang II Seok，他們?cè)赟cience上發(fā)表綜述：Rethinking the A cation in halide perovskites。這篇綜述從晶體對(duì)稱性、相穩(wěn)定性性、載流子動(dòng)力學(xué)三個(gè)方面重新審視了A位陽(yáng)離子對(duì)鈣鈦礦光電性能的影響。

經(jīng)過(guò)十幾年的沉淀，組分呈現(xiàn)出‘萬(wàn)劍歸宗’的跡象，潮水退去，大家發(fā)現(xiàn)FAPbI₃體系最好。不用過(guò)多的修飾，制備方法上的優(yōu)化能代替摻雜帶來(lái)的提升。此外，為了穩(wěn)定八面體框架，適當(dāng)加入離子半徑較小的Cs和Rb陽(yáng)離子，這些離子添加較低溫度下有效地穩(wěn)定立方相。高溫時(shí)，有些A位陽(yáng)離子的靜態(tài)分子會(huì)動(dòng)態(tài)變化，值得注意。

作者還貼心地總結(jié)了高效率器件所采用的后處理分子，基于下面分子，通過(guò)極性、立體化學(xué)、配位和鍵合設(shè)計(jì)，應(yīng)該能設(shè)計(jì)出更厲害的表面鈍化分子。

文獻(xiàn)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

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