重磅！浙江大学薛晶晶\西湖大学王睿团队最新成果登Nature

“TOP大学来了”小编按，6月21日，浙江大学薛晶晶、西湖大学王睿、洛桑联邦理工学院Mohammad K. Nazeeruddin、加州大学洛杉矶分校杨阳为共同通讯作者在全球顶级期刊《Nature》发表了一篇题为“Oriented nucleation in formamidinium perovskite for photovoltaics”的研究论文。西湖大学王睿课题组和浙江大学薛晶晶课题组联合培养的博士研究生石鹏举为该论文的第一作者。科研团队通过对钙钛矿结晶过程进行原位监测，研究团队报道了一种取向成核的关键机制，以避免产生非光活性相。浙江大学为第一完成单位。

浙大\西湖科研团队揭秘甲脒基光伏钙钛矿材料的取向成核机制

钙钛矿太阳能电池作为极具潜力的新一代半导体光伏技术，在可再生能源领域引发了广泛的关注。甲脒铅碘基钙钛矿（FAPbI3）因其理想的光学带隙和热稳定性，被认为是钙钛矿家族中实现高光电转换效率的最具前景的材料。然而，具有光活性的黑相FAPbI3因其晶相的热力学不利地位，其在结晶的过程中往往会伴随着非光学活性的其他晶相的存在。钙钛矿的快速结晶动力学（以秒为单位计），使得其相转变过程的关键微观机制依旧不明，这妨碍了针对性的晶相调控策略的设计与开发。特别是在不同的钙钛矿沉积场景下，如一步法和两步法沉积方案、小面积和大面积器件等，由于对其共性关键机制理解的缺乏，在某一场景下适用的相调控策略通常不能适用于其他场景。

为了厘清钙钛矿快速相转变过程中的关键微观机制，研究者通过一种原位多通道实时监测手段，发现了黑相FAPbI3形成过程中的一种普适性的取向成核机制，该种机制抑制了非光学活性的晶相形成，使得在室温下就能形成纯净的黑相FAPbI3，该种取向成核机制在多种场景下的钙钛矿沉积中均适用。研究团队基于此实现了钙钛矿小面积太阳能电池器件25.4%的光电转换效率，并放大于大面积模组（27.83 cm2）中实现了21.4%的孔径效率。

图1:在室温条件时，直接形成黑相甲脒碘化铅(FAPbI3) 和驱动力。

图2:基于两步法制备，钙钛矿薄膜结晶过程的原位多模态监测。

图3:基于一步法制备，钙钛矿薄膜的晶化过程和光学性质。

图4:光伏器件的性能。

作者简介

薛晶晶，浙江大学材料科学与工程学院“百人计划”研究员、博士生导师，2016年于南京大学化学化工学院获得学士学位，2020年于美国加州大学洛杉矶分校材料科学与工程学院获得博士学位，师从半导体光电材料与器件领域国际著名学者Yang Yang（杨阳）教授，期间曾赴斯坦福大学Yi Cui（崔屹）教授课题组访学，博士毕业后在加州大学洛杉矶分校继续博士后研究工作。

主要从事卤化物钙钛矿光电材料与器件研究，共发表SCI论文30余篇，其中以第一或通讯作者在Science、Nat. Rev. Mater.、Nat. Photonics、Adv. Mater.、Joule、J. Am. Chem. Soc.等期刊发表学术论文十余篇。多篇论文入选ESI热点和高被引论文，成果曾受到包括Scientific American、Forbes、Cell Press、Physical World、AAAS Eurekalert等多家国际知名媒体的广泛报道。2021年入选福布斯中国30 under 30榜单。

王睿，西湖大学工学院助理教授，独立PI，1993年生，辽宁锦州人，2015年获吉林大学工学学士学位，2016年获加州大学伯克利分校硕士学位。2016.9-2019.12就读于加州大学洛杉矶分校，师从Yang Yang教授，获博士学位。随后在加州大学洛杉矶分校继续博士后研究工作。

2021年4月全职加入西湖大学工学院。曾入选福布斯中国及亚太30岁以下30人，以及麻省理工科技评论全球科技创新35人等。

编辑、审核：大可