超硬核！这个课题组昨天发Nature，今天发Science

Edward H. Sargent教授是加拿大皇家科学院院士、加拿大工程院院士，加拿大纳米技术领域的首席科学家，加拿大多伦多大学副校长。主要从事发光和能量转换器件、生物传感以及能源催化剂制备相关的研究工作。他在国际上不仅开拓了胶体量子点 (CQDs)的光探测和转换研究领域，还聚焦于日益突出的能源短缺与环境污染问题，通过化学、纳米和能源的跨学科跨理论建模研究，一方面研制出绿色环保的新型钙钛矿太阳能电池(光电转换效率世界纪录保持者)，另一方面积极探索研究新型用于制备可再生燃料和化工原料的催化剂。Edward教授在不断积极探索新方法、新材料和新原理的同时，也注重将实验室的纵向研究成果转化为可以面向大众的商品，目前已成立好几家科技公司，实现了科学技术与生产力之间的转换。

昨天，多伦多大学的Edward H. Sargent教授的研究成果在《Nature》杂志上发表。而今天，《Science》杂志也刊登了Edward H. Sargent教授的另一个研究成果。接下来，就让小编带领一起了解一下这两篇最新研究成果。

《Science》：提高钙钛矿太阳能电池的高温稳定性

钙钛矿太阳能电池（PSCs）因其高功率转换效率和低成本溶液加工而备受关注。然而，该电池不同层之间的接触点（"界面"）很容易降解，从而导致能量损失和性能下降。因此，确保其在高温下的稳定性一直是一个挑战。

在一项新的研究中，Edward H. Sargent教授联合洛桑联邦理工学院的Michael Grätzel教授以及肯塔基大学的Kenneth R. Graham教授共同发现通过使用氟化苯胺（一类用于制药、农用化学品和材料科学的化合物）可以最大限度地减少PSC在高温下的降解。相关成果以“Engineering ligand reactivity enables high-temperature operation of stable perovskite solar cells”为题发表在最新一期《Science》上。

界面钝化是一种用于提高不同层或材料之间界面的稳定性和性能的技术，以最大限度地减少缺陷、降低电荷重组，并提高整体效率和稳定性。在本文中，研究人员在制造PSC的 "界面钝化 "步骤中掺入了氟化苯胺。通过添加氟化苯胺，可以防止渐进配体插层，从而提高PSCs的稳定性。这种阻止了配体分子在钙钛矿材料层或结构之间持续渗透的方法可以保护晶体的完整性，从而导致PSC降解和性能下降。

利用这种方法，研究人员使倒置结构PSC的准稳态功率转换效率达到了24.09%。当他们在85°C的温度、50%的相对湿度和1太阳光照度（太阳正午晴空万里的正常条件下的日照强度）下测试封装PSC测试中，该器件在保持其功能和效率的情况下，以最大发电量连续工作了1560小时（约65天）。

这项研究是对PSC稳定性的重大贡献，为提高其在高温环境下的性能、耐久性和可靠性提供了潜在的解决方案，使我们更接近这一前景广阔的光伏技术的兆瓦级部署。

《Nature》：分子间键的同构链支架八面体锗钙钛矿

具有小离子半径金属中心的钙钛矿（例如Ge钙钛矿）既受到几何限制，又会通过畸变获得电子能量；由于这些原因，合成方法并不能得到八面体[GeI6]钙钛矿，相反，这些钙钛矿会结晶成极性非钙钛矿结构。

在此，受超分子合成原理的启发，Edward H. Sargent教授课题组报告了在钙钛矿结构中组装有机支架的情况，其目的是影响晶体的几何排列和电子构型，从而抑制Ge的孤对电子表达并模板化对称八面体。作者发现，为了产生扩展的同源非共价键，有机基序需要具有使用不同的供体和受体位点实现的自互补特性。与非钙钛矿结构相比，由此产生的[GeI6]4-八面体直接显示出明显的带隙红移，八面体畸变降低10倍，电子和空穴迁移率提高10倍。作者报告了使用Ge钙钛矿的光电二极管，其性能优于非八面体和铅类似物。在晶体内构建与无机框架互锁的二级子晶格为模板化具有可控变形和轨道排列的混合晶格提供了一种新的合成工具，克服了传统的钙钛矿的局限性。相关成果以“Homomeric chains of intermolecular bonds scaffold octahedral germanium perovskites”为题发表在《Nature》上。

转自：“高分子科学前沿”微信公众号

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