朱凱，美國國家可再生能源實驗室（NREL）資深科學家，慧眼如炬，優(yōu)秀伯樂。他本科和碩士畢業(yè)于中國科學技術大學，物理學專業(yè)，2003年在錫拉丘茲大學獲得物理學博士學位。博士后期間主要研究寬帶隙半導體和染料敏化太陽能電池。自 2007 年以來，他一直在 NREL 擔任研究員。目前的研究方向包括鈣鈦礦材料開發(fā)、器件制造和電池中載流子動力學表征，總被引3.8萬，i10指數(shù)201。
蔣琦，博士畢業(yè)于中科院半導體所，專攻鈣鈦礦太陽能電池，超級千里馬，多次打破鈣鈦礦太陽電池效率，現(xiàn)在是NERL的博士后。她其中一篇2018年發(fā)表的Nature Photonics（Surface passivation of perovskite film for efficient solar cells）被引用接近3000次！
伯樂和千里馬一相逢，互相成就，出手就是王炸，2022年連擊Nature和Science，成為年度最佳‘導師-博后’拍檔！
2022年王炸，合作連發(fā)Nature和Science
2022年4月22日，一篇Nature橫空出世：Surface reaction for efficient and stable?inverted perovskite solar cells，直接打破了反式鈣鈦礦電池的記錄效率，第一作者和通訊作者正是蔣琦和朱凱教授。
2022年12月22日，朱凱和蔣琦再度出手，在Science上發(fā)表文章：Compositional texture engineering for highly stable wide-bandgap perovskite solar cells，創(chuàng)造了一個疊層鈣鈦礦太陽能電池記錄。
Nature中：他們反其道而行之，在鈣鈦礦表面構建碘空位，構建出n型表面，這有助于提升電子傳輸并抑制載流子復合。具體地，他們利用3-APy分子后處理反式鈣鈦礦電池表面，這個分子和鈣鈦礦表面的甲脒離子反應，減小表面電勢?；谶@個方法，他們制備出了超過25%效率的反式鈣鈦礦太陽能電池，目前世界第一。
Science中：他們采取一種氣淬法來制備寬帶隙鈣鈦礦電池，和傳統(tǒng)思路不同，他們不制備溴-碘(Br -I)混合均勻的鹵化鈣鈦礦，而是制備出表面富Br鈣鈦礦，而底部富I的鈣鈦礦，這種梯度結構有利于提高載流子傳輸和相穩(wěn)定，并且大幅度提升了效率?；谶@種方法，1.75 eV的寬帶隙太陽能電池效率達到了20%，開路電壓約為1.33 V。當進一步與1.25 eV窄帶隙串聯(lián)時，他們獲得了27.1%的高效全鈣鈦礦兩端電池，具有2.2 V的高開路電壓。
其實朱老師課題組2022年的主題是Science，年初和年末都發(fā)Science。去年除了這兩篇Nature和Science，朱凱還有1篇正刊（Science），所以他2022年發(fā)了3篇正刊！其它工作：1篇Nature Energy，1篇Joule，1篇Advanced Materials，還有好多其它文章和專利。
1. 第三篇Science：D-J相鈣鈦礦表面后處理
2022年1月7日，朱凱等人在Science上發(fā)表文章：Metastable Dion-Jacobson 2D structure enables efficient and stable perovskite solar cell。
相比于傳統(tǒng)R-P相結構，D-J相的二維結構更穩(wěn)定。他們設計了以二價銨作為間隔陽離子的D-J相二維鈣鈦礦薄膜，用來修飾和鈍化3D鈣鈦礦薄膜，抑制了非輻射的復合，同時由于D-J相提高了空穴傳輸，從而增強了電池性能和穩(wěn)定性，最優(yōu)效率接近25%，且可以穩(wěn)定運行1000小時。
2. Nature Energy：超高電壓的窄帶隙鈣鈦礦太陽能電池
2022年7月，朱凱課題組在Nature Energy發(fā)表文章：Carrier control in Sn–Pb perovskites via 2D cation engineering for all-perovskite tandem solar cells with improved efficiency and stability。他們將有機陽離子PEAI和GASCN同時添加到鈣鈦礦中，這可以顯著降低暗載流子密度、增加載流子壽命，從而降低表面復合速度。他們的窄帶隙鈣鈦礦電池實現(xiàn)了22.1%的效率和0.916 V的開路電壓，全鈣鈦礦疊層串聯(lián)電池效率為25.5%，開路電壓為2.12 V。
3. Joule：大面積（25cm2）全無機鈣鈦礦太陽能電池實現(xiàn)14.6%效率
全無機的正式結構鈣鈦礦太陽能電池效率超過了21%，然而不能在疊層電池上應用。反式結構能在疊層上應用，而且更穩(wěn)定，但是反式結構全無機電池效率較低。高麗大學Sang Hyuk Im教授和美國可再生能源國家實驗室（NERL）朱凱等人在Joule上發(fā)表文章：Surface engineering with oxidized Ti3C2Tx MXene enables efficient and stable p-i-nstructured CsPbI3 perovskite solar cell。他們引入OMXene在CsPbI3表面，這不僅保護鈣鈦礦表面不受水的影響，而且增強了與電子傳輸層界面的電勢差并促進電荷分離。采用這種基于OMXene的表面工程方法，所制備的具有反式結構全無機電池效率高達19.69%。此外，封裝后的微型模組(25 cm2)效率達到14.6%，且穩(wěn)定性極好。
4. Advanced Materials，SnO2在正式結構鈣鈦礦電池里的進展
2018年蔣琦那篇Nature Photonics不僅提升了效率，還使用商業(yè)化的SnO2前驅體，大幅度降低了SnO2的制備成本和門檻，讓這種傳輸層‘飛入平常百姓家’。可能是冥冥之中注定的緣分，都研究SnO2，伯樂朱凱教授在2022年總結了SnO2電子傳輸?shù)陌l(fā)展，文章發(fā)表在Advanced Materials上：Advances in SnO2 for Efficient and Stable n–i–p Perovskite Solar Cells。這篇綜述總結了SnO2的關鍵進展，包括各種沉積方法和表面處理策略，以提高SnO2的比表面積和界面性能，以獲得高效穩(wěn)定的正式結構鈣鈦礦太陽能電池。此外，還討論了與SnO2相關的材料化學性質以及相應的挑戰(zhàn)和改進策略，重點討論了缺陷、內在屬性和對器件性能的影響。
1.?https://www.nrel.gov/research/staff/kai-zhu.html#:~:text=Featured%20Work
2. https://scholar.google.com/citations?hl=zh-CN&user=RjLyHRgAAAAJ
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