钙钛矿材料凭借光吸收系数高、带隙可调、扩散长度长、载流子迁移率高、可溶液加工等优异的物理化学性质在太阳能电池、发光二极管、X射线探测等光电器件领域中展现出了巨大的潜力。尤其是杂化钙钛矿太阳能电池效率已提升至25%，叠层电池28%以上，已达到可商业化标准。但是如何兼顾转换效率及稳定性仍是一个难点。钙钛矿电池的稳定性与钙钛矿材料薄膜本身及传输层和界面层的选择有着至关重要的关系，如何通过材料和器件的设计来进一步提升其稳定性，是促进钙钛矿电池进一步发展和产业化的关键。
针对以上问题，为了实现稳定高效平面异质结钙钛矿太阳能电池，我校郝跃院士团队的常晶晶教授等人提出了低温溶液自燃烧法制备NiO空穴传输层材料，通过对NiO层的优化，器件实现了20%以上的能量转换效率，为当时基于该结构的最高值之一。相比于传统的溶胶凝胶方法，低温溶液燃烧法制备的NiO_x薄膜质量更好，与钙钛矿薄膜有更好的能级接触，同时器件展示出更有效的电荷传输和提取，更少的电荷复合。器件的稳定性也有很大程度的提升。相关文章发表在Advanced Energy Materials（IF: 24.88）上，这项工作被列为基本科学索引ESI的高被引论文（highly cited papers，引用次数101次）（Advanced Energy Materials, 2018, 1703432）。

图1. a) 器件最优效率图；b)器件界面SEM图；c) 不同器件稳定性图。

       之后结合2D/3D异质结钝化工艺，进一步将基于NiO/钙钛矿反式平面结构钙钛矿太阳能电池的效率提升至22%以上，为基于该结构的最高值之一，相关文章发表在Advanced Materials子刊Solar RRL上，这项工作被materials views china所报道介绍，并被选为封面文章及热点文章（Solar RRL, 2019, 1900293）。

图2. a) 优化的器件制备示意图；b)基于反式平面结构器件最优效率图。

       之后针对NiO/钙钛矿异质结，为了有效的减小因NiO与钙钛矿晶格参数和热膨胀系数不同造成的晶格失配、应力产生，提出通过引入缓冲层材料以及增强界面作用力，从而有效的缓解了晶格扭曲造成的界面张力及缺陷，实现了低缺陷高质量溶液外延钙钛矿晶体薄膜的制备。进而提升界面电荷转移，抑制缺陷造成的电荷复合，并显著提升了器件的性能及稳定性，相关文章发表在综合性期刊Advanced Science（IF: 15.8）上，并被审稿人评为VIP paper，被materials views china和学术公众号知光谷报道介绍（Advanced Science, 2020, 1903044）。以上研究得到了国家自然科学基金，陕西省自然科学基金，国家高层次人才支持计划，中国科协青年人才托举工程等项目的资助。

图3. a) 基于不同界面异质结的瞬态PL图；b) 基于界面缓冲层的NiO/钙钛矿界面最优结构；c) 不同氧化物/钙钛矿异质结的差分电荷密度和bader电荷。

       以上研究得到了国家自然科学基金，陕西省自然科学基金，科技部重点研发计划，国家高层次人才支持计划，中国科协青年人才托举工程等项目的资助。常晶晶教授近几年针对有机/氧化物柔性印刷电子，低维氧化物半导体，钙钛矿光电能源转换器件等做了大量的工作，在Advanced Materials、Journal of the American Chemical Society、AngewandteChemie International Edition、Advanced Energy Materials、ACS Energy Letters、Advanced Science、Chemical Science、Advanced Electronic Materials、Nano Energy等国际权威期刊上发表SCI论文140余篇，其中第一作者/通讯作者80余篇，授权新加坡/美国/中国专利5项，申请中国专利20余项，主持参与国家自然科学基金等20余项。担任Springer-Nature出版社Journal of Materials Science-Materials in Electronics客座编辑，中国真空学会电子材料与器件专委会副秘书长。入选2018年福布斯中国教育领域30岁以下精英榜单，2018年科学中国人年度人物电子工程领域提名人等。