近日，我院师生在Science Advances期刊发表2篇高水平论文，其中厦门大学、厦门市未来显示技术研究院张荣院士团队在钙钛矿太阳能电池研究领域取得重要突破，发表了题为“Dimensional Engineering of Interlayer for Efficient Large-Area Perovskite Solar Cells with High Stability under ISOS-L-3 Aging Test”的研究论文；胡学佳助理教授、陈鹭剑教授和嘉庚创新实验室张惠敏副研究员团队在声学微反应器件研究方面取得新进展，发表了题为“Scalable Acoustic Virtual Stirrer for Enhanced Interfacial Enzymatic Nucleic Acid Reactions”的研究论文。
厦门大学、厦门市未来显示技术研究院
张荣院士团队
该研究利用低维钙钛矿（LDPs）作为三维钙钛矿（3D）表面处理层，通过精确的维度调控策略，成功实现了大面积钙钛矿太阳能组件的高效和长期稳定性，刷新了钙钛矿n-i-p结构组件的稳定性纪录，为新一代太阳能技术的规模化应用提供了理论依据和技术支持。
研究表明，低维钙钛矿（1D与2D）通过在3D钙钛矿表面形成的自组装结构，显著提升了界面电荷传输效率和缺陷钝化能力。然而，长期以来，低维钙钛矿的形成机制及其对器件性能的具体影响仍存争议。本研究通过调控三氟甲基（-CF3）基团在苯环上的不同取代位置，精确调控低维钙钛矿的维度和结构。团队发现，不同异构体配体的静电势分布和空间位阻效应，决定了低维钙钛矿的晶体维度与取向特性。其中，1D结构因其优异的通道取向和能级匹配能力，能够显著促进电荷转移，实现了器件性能的优化。
通过这一创新策略，研究团队实现了不同尺寸钙钛矿太阳能电池的高效性能：
•0.12 cm2太阳能电池的PCE高达24.19%；
•6×6 cm2（18 cm2活性面积）太阳能组件的PCE高达22.05%；
•10×10 cm2（56 cm2活性面积）太阳能组件的PCE达到20.20%。
更值得关注的是，这些组件在严格的国际光伏稳定性标准（ISOS）下表现出优异的稳定性。尤其是在ISOS-L-3协议下（85°C、50% ± 10%湿度、最大功率点跟踪测试），6×6 cm2组件在1000小时加速老化测试中，仍保持初始效率的95%，刷新了钙钛矿n-i-p结构太阳能电池组件的稳定性纪录。
研究团队通过系统构建低维钙钛矿形成机制及性能影响的理论框架，精准控制低维钙钛矿的维度与结构，成功克服了材料缺陷对电池性能和稳定性的影响。这一研究成果为钙钛矿太阳能技术的规模化、标准化提供了重要支撑，有望进一步推动这一技术在能源领域的商业化应用。团队长期致力于高性能半导体光电器件的研究，近年来，已在Nat. Commun.、Adv. Funct. Mater., Laser Photonics Rev.，IEEEEDL等权威期刊发表了多篇研究成果。
本工作由厦门大学、厦门市未来显示技术研究院张荣院士团队完成，电子科学与技术学院李澄教授、陈孟瑜助理教授以及物理科学与技术学院黄凯教授为该论文的共同通讯作者。电子科学与技术学院博士生云驿凯与萨本栋微米纳米科学技术研究院博士生常青为共同第一作者。本工作还得到萨本栋微米纳米科学技术研究院李静教授、尹君副教授器件制备方面的支持，武汉大学动力与机械学院郭宇铮教授理论模拟方面的支持。这项工作得到了国家重点研发计划（2023YFB3611203）、国家自然科学基金（61974126、62005230、62174141）、福建省自然科学基金（2021J06009）、中央高校基本科研业务费专项资金（20720210088）的资助。
论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adp3112
电子学院胡学佳助理教授、陈鹭剑教授
和嘉庚创新实验室张惠敏副研究员团队
酶促核酸反应是分子生物学的核心基石技术之一，在DNA信息存储与计算等前沿方向具有重要应用价值。然而，传统基于微流控芯片的反应平台受限于层流效应主导的被动扩散混合机制，难以实现高效的固-液界面反应，导致酶促DNA合成产率低下、酶辅助DNA逻辑运算速度受限，严重制约了该技术在高通量自动化领域的应用发展。虽然现有主动混合技术能够提升传质效率，但这些方法普遍存在设备复杂、生物相容性不足、难以微型化集成等技术瓶颈。因此，开发新型可规模化部署、可拓展的新型微反应调控技术与器件成为重要突破口。
针对这一难题，本研究开发了一种微尺度声学虚拟搅拌子（AVS）技术，通过构建可规模化拓展的集成式微反应器件，实现芯片中多种反应流程的效率与产率提升。该AVS技术在铌酸锂基底设计声表面波单元阵列，每个单元均可通过声学信号控制产生驻波场，并且通过可编程信号调制使声势阱或压力节点以可控的频率与幅度进行周期震荡，产生虚拟的搅拌子效应。在震荡的声势阱中，流体在梯度声辐射力及声流效应的作用下进行震荡和混合。不同于传统技术，该平台无需物理微结构介入，通过场调控方式进行作用，并控制搅拌速度与振幅，能够在微观到宏观大面积多个尺度上实现精准流体扰动。此外，作者基于该平台构建了核酸微反应平台，结果显示AVS技术能够增强固定在表面DNA的构象与酶促DNA反应传质效率，使片上单碱基酶法DNA合成的逐步产率提升7.74%，逻辑门运算速度较自由扩散体系提高8.58倍，解决了固液界面DNA计算反应可及性差、效率低的问题。值得关注的是，AVS技术具有显著的可扩展性和易于集成优势，能够根据需求在多种尺度上拓展部署，并且实验中展示了多通道反应单元的集成芯片，证明了其在大规模并行反应中的潜力，为后续自动化、高通量核酸分析及并行化DNA计算奠定了坚实的基础。同时，该声学微反应器件也在分子诊断、生物工程、信息处理及合成生物学等领域展现出广阔应用前景。
该工作在胡学佳助理教授，陈鹭剑教授和张惠敏副研究员的指导下完成。电子科学与技术学院2022级硕士研究生李大洋和化学化工学院2021级博士研究生李堃杰为论文共同第一作者。该工作得到了我校化学化工学院杨朝勇教授、电子科学与技术学院李森森副教授等多位老师的指导与帮助。研究工作得到了国家重点研发计划（2019YFA0905800）、国家自然科学基金（62204212，62075186，62175206），以及福建省自然科学基金（2022J05014）的支持。
论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adt6955
