大佬简介
Michael Grätzel教授1944年出生，现在已经77岁高龄了，还奋战在科研一线，值得敬佩。他的总引用非常恐怖，达到了40万次，i10指数甚至达到了1419次，也就是说他发了1419篇被引用10次以上的文章！
他的传奇人生从1991年开始，当时发了一篇Nature，模拟光合作用，制备出了染料敏化太阳能电池[1]。在这之后，溶液法制备太阳能电池就备受关注，而之后的量子点电池、有机太阳能电池、钙钛矿太阳能电池都可以用溶液法制备；这些材料换一种结构又可以做成LED和探测器等，开枝散叶，整个光电领域发展非常迅速，尤其是近12年的钙钛矿电池。
Grätzel教授今年四月五号又发了一篇Nature，题目为‘Pseudo-halide anion engineering for α-FAPbI3 perovskite solar cells’，靠假卤素工程来提高将钙钛矿太阳能电池效率，认证效率为25.2%[2]。
钙钛矿太阳能电池文章量可能有10万篇了，虽然效率很高，但是‘故事’看多了会腻，何况是要达到Nature级别（需要顶级编剧）。
这一次，Grätzel教授再次拿出核武器，用第一性原理计算+分子动力学模拟，征服了Nature。上一次是去年，用分子动力学模拟，发了篇Science[3]。（
普通故事：如下图所示，加点甲酸根能提高效率，薄膜表征也表明各项指标比对照样的好。
Grätzel教授讲故事：我觉得假卤素能提高效率，对比表征和器件性能发现，甲酸根效果最好，不信你再看计算+模拟。
如下图，固态核磁发现钙钛矿中加入甲酸根并不会使铅谱移动，说明甲酸根不会取代碘的位置进入晶格。从碳谱发现，甲酸根在钙钛矿中的峰边宽了，这可能是甲酸根和表面悬挂的铅离子配位导致的，具体证明见下面分子动力学模拟。
第一性原理计算发现甲酸根与铅离子有很强的配位。这种强配位可能有助于减缓钙钛矿薄膜的生长过程，产生更大的晶粒。分子动力学模拟显示，当表面碘离子被甲酸盐阴离子取代，甲酸根可以与FA阳离子形成氢键网络，此外，由于甲酸根阴离子对铅的强亲和力，也可以在铅离子端部表面形成键合网络，这些可以增加稳定性。与Cl、Br、I和BF4相比，甲酸根对I空位的结合能最高，而且界面上FA阳离子与甲酸根形成的键比与其他阴离子形成的键强。综上，他们认为甲酸根通过消除阴离子空位缺陷，实现性能提升。
最后，SI里又放了大招，把分子动力学模拟视频放上来：
https://static-content.springer.com/esm/art%3A10.1038%2Fs41586-021-03406-5/MediaObjects/41586_2021_3406_MOESM2_ESM.mp4
https://static-content.springer.com/esm/art%3A10.1038%2Fs41586-021-03406-5/MediaObjects/41586_2021_3406_MOESM3_ESM.mp4
https://static-content.springer.com/esm/art%3A10.1038%2Fs41586-021-03406-5/MediaObjects/41586_2021_3406_MOESM4_ESM.mp4
4. Viedo 4是福利，高效太阳能电池的制备过程（秘籍）：
https://www.nature.com/articles/s41586-021-03406-5
一个科研工作者要写的故事比安徒生童话还多！单一核心数据不能撑起剧情的起承转，计算+模拟事半功倍，能有效增加‘剧情’，增加研究深度，提高说服力。
1. O’regan, B. and M.J.n. Grätzel, A low-cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO 2 films. 1991. 353(6346): p. 737-740.
2. Jeong, J., et al., Pseudo-halide anion engineering for alpha-FAPbI3 perovskite solar cells. Nature, 2021. 592(7854): p. 381-385.
3. Lu, H., et al., Vapor-assisted deposition of highly efficient, stable black-phase FAPbI3 perovskite solar cells. Science, 2020. 370(6512).
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