再發2篇 Science,TESCAN TOF-SIMS 電鏡質譜聯用系統助力上交大

被譽為「東方麻省理工」，又有著「清北復交」美譽之一的上海交通大學，在剛剛過去的2019年度，上海交通大學在 Science 上又發表了2篇高質量文章，分別為韓禮元教授團隊構建穩定異質結結構提高鈣鈦礦太陽電池的穩定性、趙一新團隊的無機鈣鈦礦太陽能電池最新研究成果。

Science：韓禮元教授團隊構建穩定異質結結構提高鈣鈦礦太陽電池的穩定性

上海交通大學韓禮元教授領導的科研團隊多年來致力於新型太陽能電池研究,近來在鈣鈦礦太陽能電池領域屢獲佳績。2019年，上海交通大學的韓禮元教授和楊旭東研究員（共同通訊作者）發表了關於鈣鈦礦的最新研究成果「Stabilizing heterostructures of soft perovskite semiconductors」（《穩固結構柔弱的鈣鈦礦半導體異質結》）。

為解決鈣鈦礦穩定性問題，韓禮元教授團隊設計製備了具有穩固結構的鈣鈦礦異質結結構。該結構主要包含一層表面富鉛鈣鈦礦半導體薄膜，並在薄膜表面沉積氯化氧化石墨烯薄膜，通過形成氯-鉛鍵、氧-鉛鍵將兩層薄膜結合在一起。光學、電學等表徵實驗結果表明，該異質結結構穩定，可以有效減少鈣鈦礦半導體薄膜的分解和缺陷的產生，同時也減少了逃逸離子對電荷傳輸層功能性的破壞。具有該異質結結構的鈣鈦礦太陽能電池，在一個標準太陽光光強和60 ℃條件下連續工作1000小時的後，仍然保有初始效率的90%，而且電池的穩態輸出效率通過了國際公認電池評測機構-日本產業技術綜合研究所（AIST）光伏技術研究中心的認證。

文章信息：

Stabilizing heterostructures of soft perovskitesemiconductors(Science，2019，DOI: 10.1126/science.aax8018)

文章連結：

https://science.sciencemag.org/content/365/6454/687

Science：趙一新團隊的無機鈣鈦礦太陽能電池最新研究成果

趙一新團隊和洛桑聯邦理工學院Gr?tzel團隊、衝繩理工大學戚亞冰團隊提出了裂紋界面工程方法。不同於之前僅能對鈣鈦礦上表面進行鈍化修飾的常規界面工程，裂紋填充界面工程在對β-CsPbI₃上表面進行處理的同時，還可利用初始β-CsPbI₃薄膜中存在的孔洞、缺陷等進行填充，通過這些微通道使碘化膽鹼均勻分布於β-CsPbI₃上下表層和內部，可以實現鈣鈦礦全方位的修飾改性。這些全方位分布的碘化膽鹼不但全面鈍化了β-CsPbI₃層缺陷，而且優化了β-CsPbI₃與電荷傳輸層之間的能級匹配，從而大幅度改善了器件的光伏性能。最終，基於缺陷修復和能級優化後的β-CsPbI₃全無機鈣鈦礦電池獲得了>18%光電轉換效率，經中國計量院第三方認證的最高效率18.3%，是當前無機鈣鈦礦太陽能電池的最高值。

圖4  β-CsPbI3 全無機鈣鈦礦材料和結構表徵

圖5 裂紋填充界面工程處理後β-CsPbI₃全無機鈣鈦礦

文章信息：

Thermodynamically stabilized β-CsPbI₃–basedperovskite solar cells with efficiencies >18%（Science,2019,DOI: 10.1126/science.aav8680）

文章連結：

https://science.sciencemag.org/content/365/6453/591

這兩篇在 Science 發表的研究成果都用到了 TESCAN 雙束電鏡-飛行時間二次離子質譜聯用系統的分析結果。TESCAN 公司是全球第一家把飛行時間二次離子質譜儀（TOF-SIMS）和鎵離子（Ga⁺）、氙氣等離子（Xe⁺）雙束電鏡集成並推向市場的儀器廠商，該集成系統具有明顯的優勢：

• 測試速度快，一次性可測試整個質量數範圍的元素和同位素）
• 空間解析度高，利用 FIB 本身的高分辨，使用質譜的Mapping 分析達到納米級解析度了

值得一提的是，和常規的EDS/WDS相比，該系統支持從氫元素開始進行檢測，檢出限可以達到 ppm量級，能進行同位素的檢測，因而可以許多解決常規分析儀器無法檢測的問題。

TESCAN雙束電鏡-飛行時間二次離子質譜聯用系統

 

上海交通大學分析測試中心於2017年和TESCAN建立聯合實驗室，是國內首家採購了TESCAN 雙束電鏡-飛行時間二次離子質譜聯用系統的高校。分測中心充分利用FIB-SEM與TOF-SIMS聯用技術氫、鋰全元素分析、高空間解析度、靈敏度檢出限和同位素分析等能力，為校內和社會科研提供支撐，已經取得了豐碩的成果，目前儀器已經運行1年半，支持文章發表24篇，累計影響因子達218.9。

近幾年來，無論在國內和國際上，已有多個課題組採用該項分析技術進行了相關研究，並在多種期刊上發表了高水平文章，相關的研究成果正在不斷地湧現。TESCAN 公司將繼續致力於能夠為更多的科研工作提供更多的應用技術和解決方案。

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