又美又飒！她，本科毕业5年即入职浙江大学，29岁当博导，手握Science/Nature，再发Nature超级综述！

金属卤化物钙钛矿（MHPs）因其卓越的光电特性成为极具吸引力的半导体材料，尤其在光伏领域。钙钛矿太阳能电池（PSCs）作为一种可溶液加工的颠覆性技术，其单结器件的认证效率已达27.0%，与先进的硅基太阳能电池（27.8%）相当。在ABX₃钙钛矿结构中，A位阳离子（尤其是有机阳离子）的分子工程通过其丰富的可选择性、可设计性以及与无机骨架间的多种化学相互作用（如静电作用、氢键、范德华力等），成为调控钙钛矿薄膜与界面结构、并进而影响其晶体生长、稳定性、缺陷态、电荷传输及能带边缘状态等性能的关键驱动力。该领域的研究旨在深入理解有机A位阳离子的分子结构、化学相互作用与宏观器件性能之间的构效关系。

成果简介

近日，浙江大学薛晶晶团队在Nature Reviews Chemistry上发表了题为“Organic A-cations in metal halide perovskite photovoltaics”的综述，系统论述了有机A位阳离子在金属卤化物钙钛矿光伏器件中的关键作用。文章从分子角度出发，阐明了A位阳离子如何通过其化学、晶格和电子层面的相互作用，塑造钙钛矿的结构与性质。综述内容涵盖其键合化学，以及在晶格水平上（调控晶体生长与稳定性）和电子水平上（钝化缺陷、调控载流子输运和能带边缘态）的多重角色。文章指出，通过理性的分子设计对有机A位阳离子进行工程化改造，是推动钙钛矿太阳能电池实现高效率和高稳定性的核心策略。

作者简介

薛晶晶，浙江大学材料科学与工程学院、硅材料国家重点实验室“百人计划”研究员、博士生导师。入选国家高层次人才引进计划、《麻省理工科技评论》亚太区“35岁以下科技创新35人”、福布斯中国30岁以下精英榜。2016年9月于南京大学化学化工学院取得学士学位，2020年5月于加州大学洛杉矶分校材料科学与工程学院取得博士学位，师从半导体光电材料与器件领域国际著名学者Yang Yang教授，期间曾赴斯坦福大学材料科学与工程学院崔屹教授课题组访学，博士毕业后在加州大学洛杉矶分校继续博士后研究工作。于2021年全职加入浙江大学材料科学与工程学院。目前主要从事金属卤化物钙钛矿光电材料与器件研究。先后共发表SCI论文40余篇，其中以第一或通讯作者在Science、Nature、Nat. Photonics、Nat. Chemistry、Nat. Energy、Nat. Comm.、Nat. Rev. Mater.、Adv. Mater、Joule、J. Am. Chem. Soc.等高水平期刊发表学术论文近20篇。

结论展望

钙钛矿的软晶格特性与有机A位阳离子丰富的可设计性，为通过调控多种非共价化学相互作用来定制钙钛矿及光伏器件的性能提供了巨大机遇。A位阳离子工程已成为支撑PSCs快速发展的关键方法论。未来，3D钙钛矿与低维（2D/准2D）钙钛矿或钙钛矿类似物的协同将至关重要，有望同时优化光电性能和稳定性。在调控晶体生长时，需精细权衡大体积阳离子与钙钛矿前驱体的配位强度，避免过强结合导致相变不完全。将实验室基于有机阳离子溶液的后期处理工艺放大到涂布等规模化技术中，是重要挑战。鉴于钙钛矿表面缺陷化学的复杂性，开发基于不同钝化机制的多组分（二元、三元）协同钝化策略前景广阔。此外，混合不同有机阳离子构建高熵杂化钙钛矿，或探索除铵盐外的其他类型阳离子（如双性离子、脒盐、季铵盐、季鏻盐、咪唑鎓盐等），并借助理论模型与人工智能高效筛选新型阳离子，将是未来重要的研究方向。