大佬簡介
Michael Gr?tzel教授1944年出生，現在已經77歲高齡了，還奮戰在科研一線，值得敬佩。他的總引用非常恐怖，達到了40萬次，i10指數甚至達到了1419次，也就是說他發了1419篇被引用10次以上的文章！
他的傳奇人生從1991年開始，當時發了一篇Nature，模擬光合作用，制備出了染料敏化太陽能電池[1]。在這之后，溶液法制備太陽能電池就備受關注，而之后的量子點電池、有機太陽能電池、鈣鈦礦太陽能電池都可以用溶液法制備；這些材料換一種結構又可以做成LED和探測器等，開枝散葉，整個光電領域發展非常迅速，尤其是近12年的鈣鈦礦電池。
Gr?tzel教授今年四月五號又發了一篇Nature，題目為‘Pseudo-halide anion engineering for α-FAPbI3 perovskite solar cells’，靠假鹵素工程來提高將鈣鈦礦太陽能電池效率，認證效率為25.2%[2]。
鈣鈦礦太陽能電池文章量可能有10萬篇了，雖然效率很高，但是‘故事’看多了會膩，何況是要達到Nature級別（需要頂級編劇）。
這一次，Gr?tzel教授再次拿出核武器，用第一性原理計算+分子動力學模擬，征服了Nature。上一次是去年，用分子動力學模擬，發了篇Science[3]。（
普通故事：如下圖所示，加點甲酸根能提高效率，薄膜表征也表明各項指標比對照樣的好。
Gr?tzel教授講故事：我覺得假鹵素能提高效率，對比表征和器件性能發現，甲酸根效果最好，不信你再看計算+模擬。
如下圖，固態核磁發現鈣鈦礦中加入甲酸根并不會使鉛譜移動，說明甲酸根不會取代碘的位置進入晶格。從碳譜發現，甲酸根在鈣鈦礦中的峰邊寬了，這可能是甲酸根和表面懸掛的鉛離子配位導致的，具體證明見下面分子動力學模擬。
第一性原理計算發現甲酸根與鉛離子有很強的配位。這種強配位可能有助于減緩鈣鈦礦薄膜的生長過程，產生更大的晶粒。分子動力學模擬顯示，當表面碘離子被甲酸鹽陰離子取代，甲酸根可以與FA陽離子形成氫鍵網絡，此外，由于甲酸根陰離子對鉛的強親和力，也可以在鉛離子端部表面形成鍵合網絡，這些可以增加穩定性。與Cl、Br、I和BF4相比，甲酸根對I空位的結合能最高，而且界面上FA陽離子與甲酸根形成的鍵比與其他陰離子形成的鍵強。綜上，他們認為甲酸根通過消除陰離子空位缺陷，實現性能提升。
最后，SI里又放了大招，把分子動力學模擬視頻放上來：
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，高效太陽能電池的制備過程（秘籍）：
https://www.nature.com/articles/s41586-021-03406-5
一個科研工作者要寫的故事比安徒生童話還多！單一核心數據不能撐起劇情的起承轉，計算+模擬事半功倍，能有效增加‘劇情’，增加研究深度，提高說服力。
1. O’regan, B. and M.J.n. Gr?tzel, 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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