摘要：2024年10月14日，北京大学朱瑞研究员和龚旗煌院士、牛津大学Henry J.Snaith教授、剑桥大学Samuel D. Stranks教授、宁波东方理工大学（暂名）韩兵助理教授以及北京航空航天大学罗德映教授在国际顶级期刊Nature发表题为《Cohere
获得高质量的微米厚钙钛矿薄膜是实现高效、稳定的p-i-n钙钛矿太阳能电池（PSCs）的关键，但仍然是一个关键的挑战。
2024年10月14日，北京大学朱瑞研究员和龚旗煌院士、牛津大学Henry J.Snaith教授、剑桥大学Samuel D. Stranks教授、宁波东方理工大学（暂名）韩兵助理教授以及北京航空航天大学罗德映教授在国际顶级期刊Nature发表题为《Coherent growth of high-Miller-index facets enhances perovskite solar cells》的研究论文，北京大学2021级博士研究生黎顺德和2021届毕业生苏睿博士、牛津大学肖云博士、剑桥大学许卫东博士为论文第一作者，朱瑞研究员、龚旗煌院士、Henry J. Snaith、Samuel D. Stranks、韩兵助理教授以及罗德映教授为论文共同通讯作者。
朱瑞，北京大学物理学院现代光学研究所教授、“博雅青年学者”，国家杰青，国家优青。2003年本科毕业于南京大学，导师：沈健教授、陈强工程师。2003-2007年，博士毕业于复旦大学，导师：黄维院士，期间在中国科学院长春应用化学研究所接受科研训练、在华南理工大学材料学院接受联合培养（导师：曹镛院士）。2007-2012年先后在新加坡国立大学（导师：刘斌教授、Seeram Ramakrishna教授）、美国加州大学洛杉矶分校从事博士后研究。2013年加入北京大学。
朱瑞教授主要从事钙钛矿光伏器件的研究，在Nature、Science、Nature Reviews Materials、Nature Energy、Nature Photonics、Nature Communications、Advanced Materials系列、Science China系列、Joule、Nano Letters、Nano Energy、ACS Nano 、Science Bulletin等重要学术刊物上发表学术论文100余篇（总他引逾10000次），其中15篇入选ESI高被引论文。
龚旗煌，北京大学博雅讲席教授，北京大学党委副书记、校长，兼任研究生院院长，中国科学院院士，发展中国家科学院院士，“长江学者”特聘教授。1983年、1989年在北京大学获得学士、博士学位（中英联合培养），随后留校从事博士后研究。现任北京大学校长。
龚旗煌院士长期从事非线性光学前沿与时空小尺度光学研究。提出通过电荷快速转移获得超快响应和大系数的三阶非线性光学材料的新方法，实现了高性能超快低阈值全光开关；开拓飞秒/纳米时空高分辨光学测量，实现纳微结构超快光调控及电子态的人工调控。共发表论文270余篇，他引两千余次。授权发明专利14项，在纳米光子学会议、非线性光学材料与器件会议等国际重要系列会议作邀请报告40余次。
韩兵，宁波东方理工大学（暂名）助理教授、副研究员。2021年在北京大学工学院获得博士学位，2021-2024年在University of California, San Diego从事博士后研究，2022-2023年作为访问科学家在美国阿贡国家实验室访问。
韩兵长期致力于利用多维度冷冻电镜技术研究能源器件界面的物理新机制并实现器件调控和优化的研究。通过对电子束剂量的精准调控，开创性地实现了锂电池固态电解质界面层的原子级成像、电子能量损失谱分布及三维结构演化。同时揭示了一系列锂/钠电池体系的全新失效机理。以第一作者或通讯作者（含共同）发表论文30余篇，H因子30，他引3000余次。
罗德映，北京航空航天大学国际前沿交叉科学研究院教授。2019年博士毕业于北京大学，导师：朱瑞教授，随后在加拿大多伦多大学、南方科技大学从事博士后研究，2024年加入北京航空航天大学。
在这里，作者报道了一种有效的方法，即通过形成一致的晶界来生产高质量的、微米厚的甲脒基钙钛矿薄膜。在稳定的气氛中，高米勒指数取向的晶粒生长在低米勒指数取向的晶粒上。所制备的微米厚钙钛矿薄膜晶界和晶粒增强，具有稳定的材料性能和优异的光电性能。小面积太阳能电池的效率达到了26.1%。1 cm2的器件和5 cm×5 cm的微型模块的效率分别为24.3%和21.4%。
在稳定的气氛中处理的器件在所有四个季节都具有很高的重现性，同时封装的器件在环境空气中的光和热应力下都表现出优异的长期稳定性。
图1：最佳厚度预测和厚度控制
图2：在微米厚的钙钛矿中设计高米勒指数晶面和DFT计算
图3：原子尺度高分辨率Cryo-TEM图像和相干晶界
图4：器件性能和稳定性
综上，该研究通过在稳定气氛中促进高米勒指数晶面的连贯生长，成功制备了高质量的微米级厚的甲脒基钙钛矿薄膜，显著提升了钙钛矿太阳能电池的性能和稳定性。该研究不仅实现了小面积太阳能电池26.1%的效率，还成功制造了大面积的钙钛矿太阳能电池和迷你模块，展示了在环境空气中长期稳定性的优异表现，为钙钛矿太阳能电池的商业化和实际应用铺平了道路。
Li, S., Xiao, Y., Su, R. et al. Coherent growth of high-Miller-index facets enhances perovskite solar cells. Nature, 2024.
来源：华算科技