2021年3月26日，南京工业大学江苏国家先进生物与化学制造协同创新中心首席科学家黄维院士、陈永华教授携南京工业大学先进材料研究院、西北工业大学柔性电子前沿科学中心联合课题组在世界顶级科学期刊Science（《科学》）在线发表了研究成果《Stabilizing black-phase formamidinium perovskite formation at room temperature and high humidity》（室温和高湿度下稳定的钙钛矿太阳能电池）。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。该项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，实现了光伏领域的巨大突破。

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以及南京工业大学硕士研究生芦荟为本文共同一作，南京工业大学先进材料研究院为本文第一作者通讯单位。

α-FAPbI3钙钛矿由于具有最窄的带隙被认为是提高单节钙钛矿光伏器件近理论极限效率最有希望的材料。然而α-FAPbI3钙钛矿的相转变难且稳定性差限制着其进一步的发展。另外，传统的制备过程必须在惰性气氛中严格控制温度和相对湿度的条件下制备高质量的钙钛矿薄膜或者钙钛矿中间体薄膜，这严重限制了钙钛矿太阳能电池的大规模生产和实际应用。

针对这一非常富有挑战性的世界难题，黄维院士、陈永华教授课题组创造性地在高湿度（大于90%）的条件下制备出高达24.1％的功率转换效率的FAPbI3钙钛矿太阳能电池。该团队首次提出了基于离子液体甲酸甲胺（MAFa）作为碘化铅的前驱体溶剂，生长出具有取向排列的碘化铅薄膜，这些取向生长的结构具有许多纳米级的离子通道，有助于将FAI渗透到碘化铅薄膜中发生反应，并且阻挡了水分子的侵蚀。未封装的器件在85 °C持续加热和持续光照下，分别保持其初始效率的80％和90％达500小时。这一创新成果（“Stabilizing black-phase formamidinium perovskite formation at room temperature and high humidity, DOI: 10.1126/science.abf7652.”）发表于国际顶级期刊Science（《科学》）上。

该工作是由南京工业大学先进材料研究院的黄维院士和陈永华教授团队独立提出并完成，受到中国科学院上海高等研究院高兴宇研究员、北京高能物理研究所张静研究员、南京工业大学黄晓教授以及澳门大学邢贵川教授的支持。

高湿度条件下制备的PbI₂@MAFa薄膜的HRTEM图像(A和B)和相应的傅里叶变换(C)和提出的PbI₂@MAFa晶体堆叠模式示意图(D)以及FAPbI₃@MAFa器件的J-V曲线 (E)。

作者：先进材料研究院；审核：王建浦

作者简介

黄  维，汉族，中国科学院院士、俄罗斯科学院外籍院士、亚太材料科学院院士、东盟工程与技术科学院外籍院士、巴基斯坦科学院外籍院士、欧亚科学院院士。教授、博导，有机电子、塑料电子、印刷电子、生物电子、纳米电子和柔性电子学家。亚太地区工程组织联合会（FEIAP）主席、世界工程组织联合会执委兼主席高级顾问，兼任中国科学技术协会常委、中国电子学会副理事长、中国化学会副理事长、中国化工学会副理事长和中国管理科学学会副理事长等职。俄罗斯科学院名誉博士、英国谢菲尔德大学名誉博士，英国皇家化学会会士、美国光学学会士、国际光学工程学会会士。曾两次获得国家自然科学奖二等奖、四次获得高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）自然科学奖一等奖、六次获得江苏省科学技术奖一等奖和二等奖以及何梁何利基金“科学与技术进步奖”和中国电子学会自然科学奖一等奖等，成果曾经入围中国“高等学校十大科技进展”。

黄维院士在构建有机电子学、塑料电子学和柔性电子学等学科的理论体系框架、实现有机半导体的高性能化与多功能化、推进科技成果转化与产业化方面做了大量富有开拓性、创新性和系统性的研究工作，是中国有机电子学科、塑料电子学科和柔性电子学科的奠基人与开拓者，被业界誉为“柔性电子学之父”。黄维院士在柔性电子学领域，以通讯或第一作者身份在世界顶尖期刊Science、Nature、Nature Electronics、Nature Energy、Nature Materials、Nature Nanotechnology、Nature Photonics、Nature Communications、Research、npj Flexible Electronics、Advanced Materials、Journal of the American Chemical Society等顶级学术期刊发表研究论文9000余篇，h因子为150，国际同行引用逾95000次，是材料科学与化学领域全球高被引学者，获授权及公开美国、新加坡和中国等国发明专利360余项，出版了《有机电子学》《生物光电子学》《有机薄膜晶体管材料器件和应用》《有机光电子材料在生物医学中的应用》《OLED显示技术》等学术专著。

陈永华，南京工业大学先进材料研究院教授、博士生导师。副院长、先进能源材料所所长。入选海外高层次青年人才项目，获得了江苏省杰出青年基金、江苏省特聘教授、江苏省六大人才高峰项目。主要从事有机及钙钛矿光电材料与器件的研究工作。近年来，在发表论文100余篇，近5年，以通讯作者发表论文60余篇，包括Science、Nature Energy、Nature Photonics、Chem、Chemical Society Review、Advanced Materials、Nano Letters、Angewandte Chemie International Edition等，他引4000余次，h因子36，多篇高被引论文。申请/授权中国专利11项、美国专利1项。撰写一部英文专著“Organic Semiconductor Heterojunctions and its Application in Organic Light-Emitting Diodes”(Springer Nature)和一部专著一个章节“White OLED Materials”in “Handbook of Advanced Lighting Technology”(Springer Nature)。主持多项国家和省部级基金项目。