中国教育在线陕西站讯 2021年3月26日，Science(《科学》)在线发表了西北工业大学黄维院士团队的研究成果Stabilizing black-phase formamidinium perovskite formation at room temperature and high humidity。此项研究独创性地提出以一种多功能的“离子液体”作为溶剂来替代传统的有毒的有机溶剂制备钙钛矿光伏材料，用这一方法制备的材料具有稳定性高、制备工艺简单等优势。相关研究成果解决了传统钙钛矿光伏材料制备过程中的世界性难题，实现了光伏领域的重大突破。

　　南京工业大学硕士研究生惠炜、西北工业大学博士研究生晁凌锋及南京工业大学硕士研究生芦荟为本文共同第一作者。

　　在“羊群”中放入“牧羊犬”，

　　解决钙钛矿光伏材料制备痛点

　　“基础科研就是要做别人没有做过的东西，要产生引领性成果，让全世界跟着我们去做。”黄维院士经常这样对团队说：“原始创新是从‘0到1’的突破，常常意味着漫长而艰难的探索，但却可能产生颠覆性的变革，带来颠覆性的技术和产品。”

　　通过离子液体制备钙钛矿光伏材料这一重大进展，便是这样从0到1的突破。

离子液体及其制备的钙钛矿太阳能电池

　　能源低碳发展关乎人类未来。当今世界，解决不断增长的能源需求与可持续发展之间的矛盾，是所有国家的共同目标。“碳中和、碳达峰”更是成为我国“十四五”污染防治攻坚战的主攻目标。

　　目前，全球以“光伏”为代表的可再生能源产业链驶入发展快车道。其中，钙钛矿光伏功不可没，它相比传统太阳能电池板中使用的硅晶体，不仅更便宜、更轻薄、可变型，同时成本也更低廉、更环保，在应用范围上将产生颠覆性变革。因此，钙钛矿光伏材料的研究已经成为各国科学家追逐的“热点”。

　　“未来，沙漠腹地、楼宇外墙、手机等都不再需要传统电池，只需要一块更低廉、更清洁，薄如纸张的钙钛矿太阳能电池就能够满足所需。同时，还可以应用在柔性可穿戴、航天器搭载等重要领域。” 团队“大师兄”晁凌锋对钙钛矿光伏材料应用前景充满信心。

团队研发的可折叠柔性电子产品

　　但钙钛矿光伏材料的研究却始终存在许多“痛点”。例如，以甲脒基钙钛矿为代表的钙钛矿光伏材料非常“敏感”，在空气中极易发生相转变，极大地制约了其量产。

　　黄维院士团队致力于钙钛矿光伏材料研究，通过原始创新解决材料不稳定、光电转化率不高、工艺制备复杂且污染性较高等卡脖子难题。在多年的探索中，团队将研究的焦点集中在钙钛矿光伏材料的制备工艺上。

　　要解决制备工艺的问题，首先要寻找到一种环境友好、物理化学性质稳定、可调和的溶剂。离子液体溶剂便是这样一种“四两拨千斤”般的存在。

　　“从一开始，我们就跳出了钙钛矿光伏材料制备的传统思路。”南京工业大学陈永华教授说。将离子液体溶剂引入制备过程后，钙钛矿光伏材料的制备过程变得非常简单，且整个过程完全可以在室温、空气中和高湿度的环境下进行，更令人惊喜的是，通过这一工艺制备的钙钛矿材料稳定性和光电转化率都大大增加，“可谓是一石三鸟”。

经过离子液体制备的FAPbI3材料，其内部结构变得整齐有规律(右)，大大提高了材料的稳定性和光电转化效率。