當今鈣幫(鈣鈦礦),既有碳中和指路,又有資本加持,在材料領域如日中天,產學研都在朝著商業化努力。
鈣幫可以分為兩派:n-i-p結構的‘正派’和p-i-n結構的‘反派’,下圖的正式結構和反式結構,區別就是基底上先制備的傳輸層性質不一樣,正反兩派的區別類似三明治和漢堡的區別。
正派人士是延續了染料敏化電池結構,傳承多年,有先發優勢,反派制備工藝和正派如出一轍,只不過換了不同原料和制備順序。染料敏化年代,大家采用‘搟面杖’制備工藝,而鈣鈦礦則升級到了半自動化的‘攤煎餅’設備,二者都對手藝要求很高!傳奇人物都是具備特殊天賦,比如‘手很穩’,做出來的器件可重復性好、效率高,還能不斷突破。
2018年,成為‘正派’第一,發Nature Photonics
蔣琦博士在2018年,發了一篇Nature Photonics,直接打破了當時的鈣鈦礦正式結構的最高記錄。經過PEAI處理優化后的器件,可以有效鈍化缺陷,比如碘空位。將性能最好的電池送至權威實驗室認證,獲得了23.32%的認證效率,電壓為1.18V、電流為為25.2 mA cm-2、填充因子為78.4%。
認證的效率是按照準穩態效率標準流程測得(the quasi-steady-state efficiency),這個工作在太陽能電池榜單(NERL)上留下了一個23.3%的效率點。
效率突破,正派人士紛紛學習她的武林秘籍,那兩年,鈍化文章層出不窮、數以千計,她的文章引用飛速破千,目前她的Nature Photonics文章已經被引用接近2800次。
她的經歷有點類似網絡小說《一念永恒》里的主人公——白小純,白小純在正派靈溪宗獲得傳承后,偽裝成‘夜葬’去了反派血魔宗,也獲得了傳承,最后化解了兩宗決一死戰,成為兩宗合作的橋梁。
蔣琦博士獲得‘正派’認可后,博士畢業出國選擇了‘反派’的賽道。
2022年,蔣琦博士在美國NERL做博后,她在反式結構領域也創造了世界記錄,文章發表在Nature上。
她利用3-AP分子后處理反式鈣鈦礦電池表面,這個分子和鈣鈦礦表面的甲脒離子反應,使得表面更加光滑,并且減小表面電勢,構建出n型表面,這有助于提升電子傳輸并抑制載流子復合。該策略提高了器件所有性能,獲得了認證效率25%,并表現出優異的穩定性,‘反派’第一。
雖然蔣琦博士參與發表的文章才18篇,但是引用次數已經快破萬,近三年,每年被引用2000+次,讓大多數青椒望塵莫及。
2016年的一篇Nature Energy橫空出世,她用這個成熟商業化的SnO2膠體制備出的電子傳輸層,具備優異的性能,堪稱經典,大家紛紛效仿,直接讓Alfa公司的SnO2納米分散溶液賣到脫銷,已經被引用1500多次。
2017年,她繼續將平面反式結構電池效率提升至21%,發表在Advanced Materials上,被引用921次。
除了Nature,她在今年還發了Nature Energy:童金輝以及蔣琦(共同第一作者)等人將有機陽離子苯乙基銨和胍添加到鈣鈦礦中,這可以顯著改善Sn-Pb窄帶隙鈣鈦礦薄膜的性質,包括降低暗載流子密度、延長載流子壽命、降低表面復合速度。實現了22.1%的 Sn-Pb 鈣鈦礦電池和25.5%效率的全鈣鈦礦疊層串聯電池,疊層電池具有2.12 V的開路電壓和優異的穩定性。
鈣幫兩派,都是第一,甚至疊層電池領域也能突破,她的科研應該像小說主人公一樣快樂~
1.https://www.nature.com/articles/s41566-019-0398-2
2.?https://www.nature.com/articles/s41586-022-05268-x
3.?https://scholar.google.com/citations?hl=zh-CN&user=tpM1nQIAAAAJ&view_op=list_works&sortby=pubdate
4.?https://www.nature.com/articles/nenergy2016177
5.?https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adma.201703852
6. https://click.endnote.com/viewer?doi=10.1038/s41560-022-01046-1&route=6
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