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成名三十載,累計38萬次引用,H因子276!10萬名頂級科學(xué)家中排名第一!

成名三十載,累計38萬次引用,H因子276!10萬名頂級科學(xué)家中排名第一!
名師簡介

Michael Gr?tzel,瑞士洛桑理工學(xué)院教授,1944年出生于德國,77歲高齡,目前仍活躍在光伏科研一線(科學(xué)家常態(tài))。

成名三十載,累計38萬次引用,H因子276!10萬名頂級科學(xué)家中排名第一!
他的被引用量近三十年一路高歌,從2008年以后,每年都被引用上萬次,2018年甚至接近了3.7萬,這數(shù)字秒殺了99.9%科學(xué)家一輩子的引用量。
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他的總引用量超過了38萬,h指數(shù)271。2019年斯坦福大學(xué)發(fā)布的一份排名中,Gr?tzel在所有領(lǐng)域的10萬名頂級科學(xué)家名單中名列第一
成名三十載,累計38萬次引用,H因子276!10萬名頂級科學(xué)家中排名第一!
打開他的谷歌學(xué)術(shù)主頁,下面是他的排名前十的文章,十篇文章都超過了5000次。被引用第一的文章甚至達(dá)到了32245次,發(fā)表在1991年,所以他已經(jīng)成名三十載!成名要趁早非常有用,這38萬次的引用量也是需要30年的積累。
成名三十載,累計38萬次引用,H因子276!10萬名頂級科學(xué)家中排名第一!
下面介紹下他2020年每個月的代表作。
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成名三十載,累計38萬次引用,H因子276!10萬名頂級科學(xué)家中排名第一!

2020年的第一天,Gr?tzel等人就發(fā)表了一篇Nature Energy1,一群大佬討論了鈣鈦礦穩(wěn)定性測試的標(biāo)準(zhǔn)??紤]到鈣鈦礦特有的性質(zhì),如電場下的離子遷移、可逆降解等因素,他們提出了需要額外的測試步驟。這些步驟和協(xié)議并不是為了取代現(xiàn)有的鑒定標(biāo)準(zhǔn),而是為了統(tǒng)一穩(wěn)定性評估和了解失效模式。同時,他們建議在出版物中增加這些測試信息,以提高再現(xiàn)性,并使大數(shù)據(jù)集分析成為可能。
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2月,他們發(fā)表了一篇關(guān)于染料敏化太陽能電池的文章,發(fā)表在Chemical Science雜志上,并作為封面文章2。文章亮點是提出綠色、高效、穩(wěn)定的基于水溶劑的太陽能電池,符合綠色人工光合作用的概念。該電池的效率是7.02%的,這是迄今為止基于水的最高效率太陽能電池,不含有機溶劑和貴重金屬元素。

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兩步法制備鈣鈦礦是Gr?tzel教授的拿手好戲,這次他們繼續(xù)拓展這種方法:在手套箱外制備了混合陽離子的高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜??諝庵械臐穸葘Ρ∧さ馁|(zhì)量影響非常大,而且PbI2-2DMSO中間體也是至關(guān)重要的結(jié)晶要素。他們通過結(jié)晶調(diào)控,獲得了18.4%的小面積電池,和16.5%的1平方厘米電池,文章發(fā)表在Nano Energy3.

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黑磷量子點加入到鈣鈦礦之后可以充當(dāng)形核位點,這樣可以有效調(diào)節(jié)CsPbI2Br鈣鈦礦的成核和生長,有效地改善了形貌。黑磷量子點和鈣鈦礦形成核殼結(jié)構(gòu),這有助于提高相穩(wěn)定性,并抑制了黑磷的氧化,二者相互增強,一舉兩得?;诖?, Gr?tzel等人實現(xiàn)了15.47%的全無機鈣鈦礦太陽能電池,并增強了電池的穩(wěn)定性,文章發(fā)表在Science Advances雜志上4。

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Michael Gr?tzel偶爾也跨界做量子點電池,五月他們發(fā)表了一篇Advanced Materials文章5,他們通過加入硫氰酸胍進(jìn)行配體交換,并用溫和的熱退火處理,結(jié)果表明, CsPbI3量子點的電荷遷移率和載流子擴散長度顯著提高,量子點電池效率達(dá)到15.21%,是當(dāng)時鈣鈦礦量子點電池效率最高值。

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六月,他們在Angew報道了高穩(wěn)定性鈣鈦礦電池文章6。他們通過逐步退火的方法,形成二維鈣鈦礦保護(hù)層來穩(wěn)定a- FAPbI3。基于三維/二維的鈣鈦礦太陽能電池達(dá)獲得了接近23%的效率。此外,電池還表現(xiàn)出了出色的穩(wěn)定性,在80℃環(huán)境下以最大功率跟蹤500小時,保持了大約85%的初始效率。

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除了鉛鈣鈦礦,Gr?tzel也開始做錫鈣鈦礦太陽能電池。他們在FASnI3體系中加入大體積二價有機陽離子:4-(氨甲基)-哌啶(4AMP),這可以形成一種穩(wěn)定的D-J混合結(jié)構(gòu),從而提高穩(wěn)定性和光電轉(zhuǎn)化效率。最終他們實現(xiàn)了10.9%的效率,并且連續(xù)光照500小時運行良好,文章發(fā)表在ACS Energy Letters上7
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傳輸層也是影響鈣鈦礦電池穩(wěn)定性的重要因素,Gr?tzel等人開發(fā)了一種新的空穴傳輸材料,如下圖所示,具有對稱螺旋構(gòu)型。這種材料可以獲得比較好的電池效率,同時可以提高穩(wěn)定性,值得一提的是,電池在連續(xù)光照400 h下具有良好的長期運行穩(wěn)定性,和80℃的熱穩(wěn)定性8

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優(yōu)化完空穴傳輸層,Gr?tzel等人又對電子傳輸層下手了。化學(xué)鍍液沉積處理的Zn2SnO4的平面鈣鈦礦電池具有優(yōu)異的性能和穩(wěn)定性,鈣鈦礦電池效率達(dá)到了21.3%,在最大功率點連續(xù)光照下超過1000 h時,鈣鈦礦電池的效率仍保持在90%以上9

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10月,Gr?tzel在Science發(fā)表了一篇文章10。他們報道了一種利用MASCN或FASCN蒸汽處理將黃色的FAPbI3鈣鈦礦薄膜轉(zhuǎn)化為所需的黑相FAPbI3的沉積方法。SCN陰離子促進(jìn)黑相FAPbI3的形成并使其穩(wěn)定。他們使用這種薄膜來制備的鈣鈦礦太陽能電池具有23%能量轉(zhuǎn)換效率。

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冠醚是一種古老的分子,加入到鈣鈦礦里可以降低表面電子的缺陷濃度,抑制非輻射復(fù)合,同時最大限度地降低水分滲透?;诠诿砚g化的器件效率超過了23%,并增強了在穩(wěn)定性,文章發(fā)表在JACS上11。

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2020年的最后一個月,Gr?tzel等人開發(fā)出具有高電荷遷移率的空穴傳輸材料,分子設(shè)計是他的強項,畢竟是染料敏化電池的鼻祖?;谛碌臒o摻雜的空穴傳輸層,效率達(dá)到了21.3%,文章發(fā)表在ACS Energy Letters12

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總結(jié)

Gr?tzel教授2020年發(fā)的文章還是集中在制備方法的優(yōu)化和傳輸層的設(shè)計,這是他的拿手好戲,期待今年他的更多大作。

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參考文獻(xiàn)

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9. F. Sadegh et al., Highly efficient, stable and hysteresis?less planar perovskite solar cell based on chemical bath treated Zn2SnO4 electron transport layer. Nano Energy 75, (2020).
10. H. Lu et al., Vapor-assisted deposition of highly efficient, stable black-phase FAPbI3 perovskite solar cells. Science 370, (2020).
11. T. S. Su et al., Crown Ether Modulation Enables over 23% Efficient Formamidinium-Based Perovskite Solar Cells. J Am Chem Soc 142, 19980-19991 (2020).
12. H. Zhu et al., Low-Cost Dopant Additive-Free Hole-Transporting Material for a Robust Perovskite Solar Cell with Efficiency Exceeding 21%. Acs Energy Lett, 208-215 (2020).

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