老外發(fā)Science，國人只發(fā)JMCA

鈣鈦礦這個明星材料，制備過程簡單且高效，類似攤煎餅，雖然做出來的電池效率已經(jīng)達到了25.5%，但是穩(wěn)定性還需要深入研究。

2021年布朗大學Padture教授發(fā)了一篇Science¹，強調(diào)界面自組裝單分子層增加了鈣鈦礦和電荷傳輸層之間的粘附韌性，提高了器件的穩(wěn)定性。

另外一篇武漢大學方國家老師2016年12月發(fā)表的JMCA文章²，文章的方法也是通過加入界面自組裝層，提高器件的穩(wěn)定性。方老師的JMCA文章五年前發(fā)的，非常領(lǐng)先，已經(jīng)被引用231次，按照影響力來說，發(fā)Science也不為過。

相同方法，為何老外發(fā)Science，國人只發(fā)JMCA？大神來剖析！

那么，為什么‘同途殊歸’？兩篇文章檔次差別這么大？

文章解讀

從文章結(jié)構(gòu)看，JMCA文章直接強調(diào)SAM方法，然后介紹這個方法至少有四優(yōu)點，最后放器件性能。

1. 提高了表面能，增強了SnO₂ 電子傳輸層的親和力，誘導形成了形貌更好、結(jié)晶度更高的高質(zhì)量鈣鈦礦膜。

2. 其末端官能團在SnO₂表面形成偶極子，導致SnO₂的功函數(shù)降低，SnO₂/鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)的內(nèi)建電場增大。

3. 終端基團可以通過氫鍵鈍化鈣鈦礦表面的陷阱態(tài)。

4. 界面處較薄的絕緣層能夠有效地阻礙電子的反向轉(zhuǎn)移，減少界面處的復(fù)合過程。

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Science文章的研究思路比較集中：對比說明，I原子終端的SAM界面提高穩(wěn)定性。

1. 首先進行了力學測試，測試不同界面的粘附韌性，包括沒有SAM的、H-SAM和I-SAM的三種傳輸層，研究的是不同終端原子對粘附性的影響。

2. DFT理論計算支持他們的假設(shè)，即I原子終端的I-SAM極大地增強了與鈣鈦礦表面的成鍵能力，并且它比其他鹵素終端更有優(yōu)勢。

3. 測試穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)I-SAM界面有助于提高操作穩(wěn)定性，在連續(xù)運行1400小時，器件保持初始效率80%以上的時間。他們把穩(wěn)定的提升歸因于I-SAM抑制了鈣鈦礦界面降解，增加了界面韌性，粘附韌性的增加可以防止分層和孔洞的形成。此外，通過比較I-SAM和H-SAM，研究人員揭示了I端基團是使界面變韌的關(guān)鍵,H端基團的作用效果不明顯。

4. 形貌分析，I-SAM上的鈣鈦礦孔洞少，輔助說明穩(wěn)定性好。

對比總結(jié)

JMCA文章結(jié)構(gòu)：方法-薄膜表征-器件性能

Sicence文章結(jié)構(gòu)：方法-表征-計算-器件性能-表征

對比JMCA和Science文章發(fā)現(xiàn)：Science文章確實有它的過人之處，不僅強調(diào)SAM對穩(wěn)定性提升有作用，還分析了哪個原子起主要作用，并設(shè)計實驗和理論計算加以驗證和解釋。

對比發(fā)現(xiàn)，計算很重要，把‘我以為。。。’變成‘DFT計算說明。。。’，就很有說服力了，能增加文章的研究深度，有時還能發(fā)現(xiàn)挖掘出不一樣的思路。

猜測：計算的時候需要建模，不同的端部原子的界面性能是完全不同的，或許Science作者就是在計算的時候，發(fā)現(xiàn)I原子具有更強粘合力！！！

總結(jié)：深挖現(xiàn)象背后的核心矛盾，巧妙地設(shè)計對比實驗，加上理論計算輔助說明（做計算，找華算），再來點勇氣投Science，可能就中了。

參考文獻

1. Dai, Zhenghong, et al. “Interfacial toughening with self-assembled monolayers enhances perovskite solar cell reliability.” Science 372.6542 (2021): 618-622.

2. Yang, Guang, et al. “Interface engineering in planar perovskite solar cells: energy level alignment, perovskite morphology control and high performance achievement.”?Journal of Materials Chemistry A?5.4 (2017): 1658-1666.

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