當今‘鈣幫’，單結鈣鈦礦電池最高效率大長老是韓國UNIST的Seok教授，疊層鈣鈦礦電池最高效率長老是南大的譚海仁教授。但是，只談效率，不談長期輸出穩定性就是耍流氓了。
目前，穩定性是本次光明頂的主攻對象，各路長老在鈣鈦礦穩定性領域大顯身手：2月發Science，3月發Nature。
2月，降龍十八掌：用十八個碳的分子，提升穩定性發Science。
3月，五行八卦掌：用八個碳的分子，提升穩定性發Nature。
2022年3月15日，UCLA的楊陽教授及合作者在Nature發表文章‘Stability-limiting heterointerfaces of perovskite photovoltaics’，他們在鈣鈦礦表面精細調控異質結離子組分，實現負功函數移動（negative work function shift），避免了載流子積累且抑制了離子遷移，大幅度提升了器件穩定性。
核心秘籍：用辛胺（OA）后處理。雖然不知道為何采用OA分子，但是效率大長老Seok是用過OA的（Energy & Environmental Science, 2018, 11(8): 2188-2197.），相比于PEA等大分子，OA在非極性溶劑中溶解度確實好些。
圖1. Seok的EES文章，不同大陽離子低維結構對比圖
必殺技：用甲苯磺酸鹽 [TsO]作為陰離子形成OATsO鹽
核心機理：改變界面能級，抑制載流子積累。相比于溴化物 [Br]、四氟硼酸鹽 [BF]、三氟乙酸鹽 [TFA]和碘酸鹽 [I]形成的OABr、OABF、OATFA、OAI，OATsO真空能級會向上移動，可以減少載流子積累，進而抑制離子遷移，提升穩定性。（正好五種陰離子，不愧五行八卦掌）
內功深厚：深入表征和計算。Nature級別表征需要扎實的基本功，如下圖，每個表征都看起來很完美，這凸顯了團隊實力。
2022年2月17日，阿卜杜拉國王科技大學Stefaan De Wolf教授團隊在Science上發表文章‘Damp heat–stable perovskite solar cells with tailored-dimensionality 2D/3D heterojunctions’，他們改變退火溫度來調控表面低維結構的層數，實現了超級穩定的鈣鈦礦太陽能電池。
核心秘籍：用油胺（OLA）后處理。OLA是量子點合成常用的配體，但因為其導電性較差，經常是要經過配體交換將其替換的。用在鈣鈦礦表面算是另辟蹊徑，變廢為寶了，符合‘鈣幫’氣質。
必殺技：調控后處理退火溫度，改變表面低維結構層數。如下圖6所示，改變溫度可以實現低維結構的調控，后處理退火產生的層數比較單一（n=1），而不退火純在至少兩種低維結構（n=1, 2），類似3D-q2D-2D梯度結構。
圖6. 不同表面示意圖及GIWAXS、TEM表征圖
核心機理：不退火的表面更加偏n型，促進載流子向電子傳輸層傳輸。不退火的樣品費米面距離價帶位置為1.11 eV，而退火后的費米面距離價帶位置為0.95 eV，因此不退火的費米面更加靠近導帶，有利于載流子收集和傳輸。
電池效果：根據IEC 61215：2016協議，成功通過“雙八五”測試（85 oC和 85%相對濕度的條件下）。
武林秘籍有了，內功也得深厚——性能做的好，表征和計算也得好。
內力不深厚，可以快速補救：灌頂大法好，表征和計算直接外包給專業的‘微算云平臺’和‘測試云平臺’，助力‘鈣幫’發展。
1. https://www.nature.com/articles/s41586-022-04604-5
2. https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm5784
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