中国半导体十大研究进展候选推荐（2021-028）——室温和高湿度下稳定的α-FAPbI3钙钛矿及其高效稳定光伏器件

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工作简介

         ——室温和高湿度下稳定的α-FAPbI₃钙钛矿及其高效稳定光伏器件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其进一步的发展。另外，传统的方法必须在惰性气氛中，并且严格控制温度和相对湿度的条件下制备高质量的α-FAPbI₃钙钛矿薄膜，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。

针对这一挑战性难题，西北工业大学黄维院士和南京工业大学陈永华教授团队创造性地在室温高湿度（大于90%）条件下制备出高达24.1％功率转换效率的α-FAPbI₃钙钛矿太阳能电池。该团队首次提出了基于离子液体甲酸甲胺（MAFa）作为碘化铅的前驱体溶剂，生长出具有取向排列的碘化铅薄膜，这些取向生长的结构具有许多纳米级的离子通道，有助于将碘甲脒渗透到碘化铅薄膜中发生反应，并且阻挡了水分子的侵蚀。未封装的器件在85 °C持续加热和持续光照下，分别保持其初始效率的80％和90％达500小时。

图1.（a）和（b）PbI₂高清TEM图像：{100}方向和 [001]方向；（c）PbI₂堆叠结构示意图；（d）基于FAPbI₃@DMF:DMSO和FAPbI₃@MAFa钙钛矿的光伏电池85℃热稳定性对比；（e）基于FAPbI₃@DMF:DMSO和FAPbI₃@MAFa钙钛矿的光伏电池持续光照下最大功率输出稳定性对比。

这一创新成果（“Stabilizing black-phase formamidinium perovskite formation at room temperature and high humidity, Science 371, 1359–1364 (2021)”）于2021年3月26日发表于国际顶级期刊Science（《科学》）上。南京工业大学硕士研究生惠炜、西北工业大学博士研究生晁凌锋以及南京工业大学硕士研究生芦荟为共同第一作者，黄维院士和陈永华教授为共同通讯作者。

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作者简介

通讯作者

黄  维，汉族，中国科学院院士、俄罗斯科学院外籍院士、亚太材料科学院院士、东盟工程与技术科学院外籍院士、巴基斯坦科学院外籍院士、国际欧亚科学院院士。教授、博士生导师、柔性电子（包括有机电子、塑料电子、生物电子、印刷电子、能源电子和纳米电子）学家。

1979年9月进入北京大学化学系学习，先后获得理学学士、硕士和博士学位，历任南京邮电大学副校长、南京工业大学校长、西北工业大学常务副校长。“长江学者”特聘教授，国家“杰出青年科学基金”获得者，“973”项目首席科学家，国家社科基金重大项目首席专家。俄罗斯科学院名誉博士、英国谢菲尔德大学名誉博士、英国皇家化学会会士、美国光学学会会士、国际光学工程学会会士、新加坡国家化学学会会士。曾两次获得国家自然科学奖二等奖，四次获得高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）自然科学奖一等奖，六次获得江苏省科学技术奖一、二等奖以及何梁何利基金“科学与技术进步奖”和中国电子学会自然科学奖一等奖等，成果曾入围中国“高等学校十大科技进展”。以通讯或第一作者身份在Nature、Nature Electronics、Nature Energy、Nature Materials、Nature Nanotechnology、Nature Photonics、Nature Communications、Science、Science Advances、npj Flexible Electronics、Research、Advanced Materials、Journal of the American Chemical Society等世界顶级学术期刊发表研究论文900余篇，h因子为150，国际同行引用逾10万次，是材料科学与化学领域全球高被引学者，获授权及公开美国、新加坡和中国等国发明专利360余项，出版了《有机电子学》、《生物光电子学》、《有机薄膜晶体管材料器件和应用》、《有机光电子材料在生物医学中的应用》和《OLED显示技术》等学术专著。

通讯作者

陈永华，南京工业大学先进材料研究院教授、博士生导师、副院长。先后入选国家海外高层次人才计划、江苏省特聘教授、江苏省杰出青年基金和江苏省六大人才高峰。

2011年7月于中国科学院长春应用化学研究所获得博士学位，2011-2015年分别在美国维克森林大学和凯斯西储大学从事博士后研究工作，2015年12月至今任职南京工业大学。主持国家自然科学基金青年项目及面上项目、江苏省自然科学基金青年项目，江苏省双创团队核心成员，参与国家重点基础研究发展计划项目和国家自然科学基金重大研究计划集成项目等。长期围绕有机及钙钛矿光电材料与器件的关键科学问题，开展高效稳定能源器件的研究工作。近年来，共发表SCI论文100余篇，他引5000余次，h因子38。近5年，以通讯作者在Science、Nature Energy、Nature Photonics、Chemical Society Review、Chem、Advanced Materials、Angewandte Chemie等期刊发表论文50余篇，申请/拥有授权中国专利11项、美国专利1项。受Springer Nature 出版社邀请共同撰写一部英文专著和一部英文专著一个章节。担任Journal of Semiconductors青年编委等。

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原文传递

详情请点击论文链接：

https://www.science.org/lookup/doi/10.1126/science.abf7652

《半导体学报》简介：

《半导体学报》是中国科学院主管、中国电子学会和中国科学院半导体研究所主办的学术刊物，1980年创刊，首任主编是王守武院士，黄昆先生撰写了创刊号首篇论文，2009年改为全英文刊Journal of Semiconductors（简称JOS），同年开始与IOPP英国物理学会出版社合作向全球发行。现任主编是中科院副院长、国科大校长李树深院士。2019年，JOS入选“中国科技期刊卓越行动计划”。2020年，JOS被EI收录。

“中国半导体十大研究进展”推荐与评选工作简介：

《半导体学报》在创刊四十年之际，启动实施 “中国半导体年度十大研究进展”的推荐和评选工作，记录我国半导体科学与技术研究领域的标志性成果。以我国科研院所、高校和企业等机构为第一署名单位，本年度公开发表的半导体领域研究成果均可参与评选。请推荐人或自荐人将研究成果的PDF文件发送至《半导体学报》电子邮箱：[e-mail]，并附简要推荐理由。被推荐人须提供500字左右工作简介，阐述研究成果的学术价值和应用前景。年度十大研究进展将由评审专家委员会从候选推荐成果中投票产生，并于下一年度春节前公布。

JOSarXiv预发布平台简介：

半导体科技发展迅猛，科技论文产出数量逐年增加。JOSarXiv致力于为国内外半导体领域科研人员提供中英文科技论文免费发布和获取的平台，保障优秀科研成果首发权的认定，促进更大范围的学术交流。JOSarXiv由《半导体学报》主编李树深院士倡导建立，编辑部负责运行和管理，是国内外第一个专属半导体科技领域的论文预发布平台，提供预印本论文存缴、检索、发布和交流共享服务。

JOSarXiv于2020年1月1日正式上线（http://arxiv.jos.ac.cn/），通过《半导体学报》官网（http://www.jos.ac.cn/）亦可访问。敬请关注和投稿！

文章内容来源于“半导体学报”公众号

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