鈣鈦礦玻璃的案例
天津理工《ACS AMI》封面：中紅外發(fā)光的高穩(wěn)定性鈣鈦礦玻璃
圖4 0.05CsPb1-xErxBr3-ZBLAN鈣鈦礦玻璃的TEM圖
為了證明CsPb1-xErxBr3鈣鈦礦是嵌入到基質(zhì)玻璃內(nèi)部。圖4給出了不同尺寸下CsPb1-xErxBr3鈣鈦礦玻璃的透射電子顯微鏡（TEM）圖，圖中CsPb1-xErxBr3鈣鈦礦的結(jié)晶體依然清晰可見，并且被玻璃基質(zhì)良好的包覆。另外此樣品CsPb1-xErxBr3鈣鈦礦并沒有產(chǎn)生團(tuán)簇現(xiàn)象，并不會產(chǎn)生濃度猝滅，這為紅外發(fā)光創(chuàng)造了條件。
圖5CsPb1-xErxBr3-ZBLAN鈣鈦礦玻璃的吸收光譜圖
圖5給出了CsPb1-xErxBr3-ZBLAN鈣鈦礦玻璃的吸收光譜圖，在其中可以看到Er3+在376、405、450、487、520、650、800、971和1512nm的特征吸收峰，另外在500nm附近產(chǎn)生了CsPb1-xErxBr3鈣鈦礦的特征吸收峰，說明CsPb1-xErxBr3仍然存在于玻璃基質(zhì)中，并沒有被ZBLAN基質(zhì)玻璃破壞，仍然可以產(chǎn)生強(qiáng)烈的特征吸收。
展開 結(jié)構(gòu)重建的CsPbI2Br鈣鈦礦用于高穩(wěn)定和平方厘米級的全無機(jī)鈣鈦礦太陽能電池
【引言】
目前有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽能電池（PSC）的能量轉(zhuǎn)換效率（PCE）已經(jīng)高達(dá)23.3%，已經(jīng)達(dá)到或超過產(chǎn)業(yè)化所需的要求。與此同時，無機(jī)銫-鹵化鉛PSC的研究也受到了廣泛的關(guān)注，目前報道的CsPbI3和CsPbI2Br 無機(jī)PSCs的PCE也分別超過了17%和16%。基于無機(jī)鈣鈦礦太陽電池進(jìn)一步開發(fā)的全無機(jī)PSC由于其各功能層均具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，有望從根本上解決傳統(tǒng)有機(jī)-無機(jī)雜化PSC的熱不穩(wěn)定問題，從而顯示出更具競爭力的發(fā)展前景。新型全無機(jī)功能層材料及器件結(jié)構(gòu)不斷被開發(fā)，器件的PCE也得到了節(jié)節(jié)攀升，小面積PSC已經(jīng)能夠獲得超過13%的PCE，然而要實(shí)現(xiàn)這種光伏技術(shù)的工業(yè)化生產(chǎn)還需要進(jìn)一步的提升其物相穩(wěn)定性和大面積均勻性。在物相穩(wěn)定性方面，無機(jī)鈣鈦礦材料從黑相（α相）到黃相（δ相）的相變被廣泛認(rèn)為是無機(jī)PSC退化的主要原因。因此，需要制備α相穩(wěn)定的銫-鹵化鉛鈣鈦礦薄膜，以實(shí)現(xiàn)全無機(jī)PSC的效率和穩(wěn)定性的進(jìn)一步提升。
【成果簡介】
近日，暨南大學(xué)和上海光源、華南理工大學(xué)合作，將InCl3引入無機(jī)CsPbI2Br鈣鈦礦晶格結(jié)構(gòu)中發(fā)展了一種In3+和Cl-的共摻雜策略，從而成功獲得了α相純凈且穩(wěn)定的鈣鈦礦薄膜，其與CsPbI2Br鈣鈦礦的共摻雜誘導(dǎo)的結(jié)構(gòu)重建有關(guān)。研究中，所制備的全無機(jī)PSC不僅PCE有所提升，并且在空氣環(huán)境中表現(xiàn)出更優(yōu)的濕度穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。進(jìn)一步地，通過輻射加熱方法，對于小面積（0.09 cm2）和平方厘米（1.00 cm2）的全無機(jī)InCl3:CsPbI2Br PSC，分別獲得13.74%和11.4%的最高PCE。
展開 基于分子鈍化的二維/三維鈣鈦礦本體異質(zhì)結(jié)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定高效甲脒基鈣鈦礦太陽電池制備
研究發(fā)現(xiàn)，二維Ruddlesden-Popper型鈣鈦礦的引入，可以優(yōu)化鈣鈦礦的成膜過程，增大鈣鈦礦的晶粒尺寸；少量鹵素離子摻雜有助于晶體沿外平面方向生長，促進(jìn)電荷沿垂直方向的傳輸；同時帶有路易斯堿功能基團(tuán)的半導(dǎo)體有機(jī)小分子的引入，可以進(jìn)一步鈍化鈣鈦礦內(nèi)部缺陷，提升鈣鈦礦載流子遷移率。此外，分子鈍化后的二維/三維鈣鈦礦薄膜展現(xiàn)出良好的耐濕性和空氣穩(wěn)定性，在40%的濕度環(huán)境下存放60天仍維持其原有效率的87%。此項(xiàng)研究工作創(chuàng)新性地實(shí)現(xiàn)了分子鈍化與二維/三維鈣鈦礦本體異質(zhì)結(jié)的融合，為制備無Cs+/MA+摻雜的高效穩(wěn)定甲脒基鈣鈦礦太陽電池提供了新的思路和方法，有望為推動鈣鈦礦太陽電池走向商業(yè)應(yīng)用做出貢獻(xiàn)。
展開 牛津大學(xué)《ACS EL》：錫鉛鹵化物鈣鈦礦的光電特性！
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金屬鹵化物鈣鈦礦最近成為太陽能發(fā)電的一類令人興奮的新型半導(dǎo)體，其器件效率目前與商用硅電池的效率相當(dāng)。到目前為止，單結(jié)器件的最高功率轉(zhuǎn)換效率（PCE）依賴于鉛基鈣鈦礦的優(yōu)異性能，其具有很強(qiáng)的吸收能力，較長的電荷載流子壽命和擴(kuò)散長度，和高缺陷容限。然而，鹵化鉛鈣鈦礦可達(dá)到的最低帶隙約為1.5eV，單結(jié)器件的最大理論效率需要1.3 eV。加上對可溶形式鉛毒性的關(guān)注，這些問題導(dǎo)致了對替代金屬鹵化物半導(dǎo)體的研究增加。目前，解決這些問題最有希望的材料是混合金屬錫，其中A位通常由甲脒（FA+）、甲基銨（MA+）、銫（Cs+）或其混合物占據(jù)，x位主要由碘化物占據(jù)（以實(shí)現(xiàn)最低帶隙），但也有報道稱含有溴。如最近綜述所述。與鈣鈦礦硅串聯(lián)電池相比，這種器件結(jié)合了多種結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)效率、更低的加工溫度和更高的成分可調(diào)性。
Sn基鹵化鉛鈣鈦礦在光伏器件中有著明顯的優(yōu)勢，對其潛在光電特性的認(rèn)識仍在不斷涌現(xiàn)。
展開 
《ACS EL》：一種穩(wěn)定的全鈣鈦礦白色發(fā)光納米晶體！
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金屬鹵化物鈣鈦礦（MHP）納米晶是一種很有前途的發(fā)光材料。可以容易地制備具有各種發(fā)光顏色的NCs。這些NCs涂有表面活性劑分子，可在非極性或中等極性有機(jī)溶劑中使其穩(wěn)定。然而，NCs對水分、極性溶劑和長時間輻照的穩(wěn)定性較差。此外，當(dāng)不同發(fā)射顏色的MHPNCs沉積在固體薄膜中或混合在膠體懸浮液中時，它們會經(jīng)歷鹵化物離子交換。這種NCs間的反應(yīng)性限制了MHPNCs作為多色發(fā)射器的使用。到目前為止，白光發(fā)射主要通過將綠色發(fā)光鈣鈦礦NCs與有機(jī)染料或金屬硫系NCs混合來實(shí)現(xiàn)。類似地，在下轉(zhuǎn)換白光發(fā)光器件中，通過將綠色發(fā)光鈣鈦礦型NCs與商用UV-LED芯片和非鈣鈦礦型紅色熒光粉相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了白光發(fā)射。
具有疏水特性的聚合物是保護(hù)MHP NCs免受極性溶劑侵害的理想選擇，并已在這方面進(jìn)行了廣泛測試。例如，先前的研究表明，將CsPbBr3 NCs嵌入不同的聚合物基質(zhì)中可顯著提高此類NCs的穩(wěn)定性。
展開 comsol鈣鈦礦太陽能電池仿真
鈣鈦礦太陽能電池仿真，半導(dǎo)體模塊不會設(shè)置，需要出p-v J-V曲線圖，還請大神們指點(diǎn)一二
新型鈣鈦礦太陽能電池：穩(wěn)定、高效、便宜、便于制造！
通過無機(jī)材料取代有機(jī)成分，鈣鈦礦太陽能電池會變得更加穩(wěn)定。
如下圖所示，這種全無機(jī)鈣鈦礦太陽能電池具有幾層。底層是僅有幾毫米厚的玻璃，第二層是透明導(dǎo)電材料FTO，接下來是由二氧化鈦組成的電子活性層，第四層是光敏鈣鈦礦，頂層是碳。
（圖片來源：OIST）
下圖是鈣鈦礦太陽能電池的電子顯微鏡圖像，它顯示出不同的層。
（圖片來源：OIST）
論文作者之一的 Zonghao Liu 博士說：“太陽能電池在暴露于光線中300小時后，幾乎未發(fā)生改變?！?然而，所有的無機(jī)鈣鈦礦太陽能電池都比有機(jī)無機(jī)混合物的光線吸收率要低。第二個特征也由此而來：OIST的研究人員將新型電池與錳摻雜，以改善其性能。錳改變了材料的晶體結(jié)構(gòu)，提升了光線吸收能力。Liu 表示：“就像你將鹽放入一盤菜中來改變它的口味一樣，當(dāng)我們添加錳的時候，它改變了太陽能電池的特性?！?第三，在這些太陽能電池中，在太陽能電池之間傳輸電流的電極和外部電線都是由碳組成，而不是通常用的金。這些電極特別便宜且易于制造，一部分是由于它們能夠直接印刷到太陽能電池中。從另外一方面說，制造金電極則需要高溫條件以及真空室等特殊設(shè)備。
價值
（圖片來源：OIST）
總結(jié)一下，這項(xiàng)研究開發(fā)出的鈣鈦礦太陽能電池具有幾項(xiàng)優(yōu)勢：熱穩(wěn)定性好、光線吸收率高、制造工藝簡單且成本低。因此，這項(xiàng)研究也為未來鈣鈦礦太陽能電池的大規(guī)模商用奠定了基礎(chǔ)。
未來
在變成像硅太陽能電池一樣的商用產(chǎn)品之前，鈣鈦礦太陽能電池仍有一系列的挑戰(zhàn)需要克服。例如，鈣鈦礦太陽能電池可保持運(yùn)行一到兩年，而硅太陽能電池可運(yùn)行達(dá)二十年。
為了改善這些新型電池的效率和持久性，Qi 及其同事們正努力工作，同時也在開發(fā)制造商用產(chǎn)品的工藝。2009年，首個太陽能電池被報道開發(fā)出來。
展開 配體工程在鈣鈦礦光伏器件中的重要作用
配體工程對鈣鈦礦薄膜形貌的影響。
（a）傳統(tǒng)一步法制備的鈣鈦礦薄膜掃描電鏡圖；（b）配體工程制備的鈣鈦礦薄膜的掃描電鏡圖；（c）中間體MA2Pb3I8·(DMSO)2的晶體結(jié)構(gòu)。
圖三. 配體工程鈍化鈣鈦礦薄膜的缺陷態(tài)。
（a）鈣鈦礦薄膜的三種典型缺陷態(tài)分布；（b）配體后處理方法；（c）配體鈍化用于制備鈣鈦礦薄膜的襯底；（d）在鈣鈦礦成膜過程中引入配體鈍化晶界缺陷態(tài)。
圖四. 配體工程用于提高鈣鈦礦電池穩(wěn)定性的幾種策略：器件后處理鈍化；鈣鈦礦材料維度工程；晶體交聯(lián)；界面修飾。
【小結(jié)與展望】
本文從薄膜制備，缺陷鈍化和穩(wěn)定性的角度總結(jié)了配體在鈣鈦礦光伏領(lǐng)域中的重要作用。
1）薄膜制備。對于配體輔助的鈣鈦礦薄膜一步沉積，配體與前體溶液中鈣鈦礦骨架中的金屬離子相互作用，形成中間相，減緩鈣鈦礦結(jié)晶速率，產(chǎn)生均勻成核，最終形成高品質(zhì)（通過控制配體從中間體絡(luò)合物中的釋放，形成良好的形態(tài)和高度結(jié)晶的鈣鈦礦膜。對于配體輔助的鈣鈦礦薄膜的兩步沉積，配體與鹵化鉛相互作用形成加合物，這有利于通過兩個方面形成鈣鈦礦：（i）增加活性位點(diǎn)朝向鹵化銨的數(shù)量; （ii）改變反應(yīng)途徑并降低活化能。
雖然許多小組已經(jīng)研究了配體輔助鈣鈦礦形成的可能機(jī)制，但應(yīng)開發(fā)一些原位表征技術(shù)（例如，紅外，拉曼，XRD）以了解配體如何控制鈣鈦礦結(jié)晶。配位絡(luò)合物的晶體結(jié)構(gòu)對于揭示配體在鈣鈦礦形成中的作用也很重要。同時，應(yīng)進(jìn)行綜合研究，揭示不同分子結(jié)構(gòu)配體的作用，并將配體分類為各種功能。建議配體的這些性質(zhì)與所有科學(xué)家共享，這可能有利于未來機(jī)器學(xué)習(xí)的材料優(yōu)化。
配體工程也可用于制備高質(zhì)量的無鉛鈣鈦礦。
展開 陜西師大《Angew》：無機(jī)鈣鈦礦太陽能電池記錄效率20.8％！
X射線光電子能譜（XPS）結(jié)果中N 1s峰向高結(jié)合能移動，Pb 4f峰向低結(jié)合能移動，表明HA與鈣鈦礦表面未配位的Pb2+之間存在強(qiáng)的化學(xué)相互作用。
圖2 鈣鈦礦表面與HA之間的相互作用表征
紫外-可見吸收光譜和Tauc圖表明HA鈍化沒有改變鈣鈦礦的帶隙。根據(jù)紫外光電子能譜（UPS）的測量結(jié)果，發(fā)現(xiàn)HA鈍化以后鈣鈦礦薄膜的能帶向上移動，改善了從鈣鈦礦到空穴傳輸層在器件中的空穴提取，減少界面處的空穴復(fù)合。
圖3 HA 鈍化的無機(jī)鈣鈦礦薄膜的光學(xué)特性
經(jīng)過HA處理的器件的PCE提升到20.8%，而未經(jīng)處理的器件PCE為19.5%，其提升主要源自于VOC和FF的提升。處理后器件VOC和FF的增強(qiáng)表明鈣鈦礦表面缺陷已被HA成功鈍化，且HA鈍化后的器件具有更好的重現(xiàn)性。
圖4 基于CsPbI3-xBrx鈣鈦礦太陽電池的光伏性能
對于鈣鈦礦薄膜的一系列表征表明，鈣鈦礦薄膜表面的缺陷被鈍化，載流子的平均壽命延長，缺陷態(tài)密度明顯降低，表明HA鈍化器件中的電荷轉(zhuǎn)移增強(qiáng)和電荷復(fù)合過程減少。
圖5 HA處理對CsPbI3-xBrx鈣鈦礦薄膜表面的鈍化效果
綜上所述，在這項(xiàng)工作中，我們研究了位于無機(jī)CsPbI3-xBrx鈣鈦礦薄膜的表面缺陷，并使用生物相容性材料HA選擇性鈍化鈣鈦礦薄膜表面的缺陷。發(fā)現(xiàn)HA中的咪唑環(huán)通過路易斯酸堿反應(yīng)優(yōu)先與VI相互作用，而–NH2基團(tuán)可以通過形成氫鍵與相鄰的鹵化物相互作用，加強(qiáng)了HA分子在鈣鈦礦表面的吸附。這種協(xié)同效應(yīng)顯著減少了未配位的Pb2+的數(shù)量。因此，具有HA鈍化的PSC顯著提高了VOC和FF，實(shí)現(xiàn)了20.8%的記錄PCE。該策略提供了一種合理的設(shè)計，可以有效地鈍化無機(jī)鈣鈦礦以實(shí)現(xiàn)高效率。
展開 獲得一種效率破紀(jì)錄的鈣鈦礦型LED！
通過優(yōu)化材料和器件結(jié)構(gòu)，鈣鈦礦型發(fā)光二極管（LED）取得了顯著的進(jìn)展，外部量子效率（EQEs）現(xiàn)已超過20%，接近有機(jī)LED的水平。
為了實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦型LED的商用化，簡化其制備工藝是非常重要的。來自南京工業(yè)大學(xué)等單位的研究人員展示了基于溶液處理多量子阱（MQW）鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的無空穴傳輸層發(fā)光二極管。多量子阱鈣鈦礦能自組裝成垂直梯度分布的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，其頂部覆蓋有二維層狀鈣鈦礦和類三維鈣鈦礦，自然形成電子向陽極界面?zhèn)鬏數(shù)膭輭?，從而提高電荷俘獲效率。這使得無空穴傳輸層多量子阱鈣鈦礦型發(fā)光二極管的外量子效率（EQE）達(dá)到9.0%，發(fā)射峰值為528 nm，是具有相同器件結(jié)構(gòu)的三維鈣鈦礦型發(fā)光二極管的6倍以上，代表了無空穴傳輸層鈣鈦礦型發(fā)光二極管的創(chuàng)紀(jì)錄EQE。
相關(guān)論文以題目為“
Multiple-quantum-well perovskite for hole-transport-layer-freelight-emitting diodes
”
發(fā)表在
Chinese Chemical Letters
期刊上。
論文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1001841721004848
典型地，鈣鈦礦型LED由位于電子傳輸層（ETL）和空穴傳輸層（HTL）之間的發(fā)射活性層組成，其起到傳輸電子/空穴傳輸和阻斷相反載流子的作用。為了實(shí)現(xiàn)良好的載流子注入和復(fù)合，這種器件結(jié)構(gòu)對傳輸層的設(shè)計提出了很高的要求。這些設(shè)備通常采用多傳輸層結(jié)構(gòu)，因此通常包括界面修飾層。此外，由于鈣鈦礦的結(jié)晶很容易受到底層的影響，這使得鈣鈦礦型LED的制備變得更加復(fù)雜。
展開 西安建大&北理工《AFM》：一步法制備高性能鈣鈦礦量子點(diǎn)！
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一種新的鈣鈦礦太陽能電池電子傳輸層
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光伏鈣鈦礦：鐵電鐵彈互懟，結(jié)果電致伸縮贏了
有機(jī)無機(jī)雜化金屬鹵化物鈣鈦礦，真的是一類神奇的材料。它一方面光電性能優(yōu)異，在太陽能電池、光探測器、和發(fā)光二極管等諸多領(lǐng)域都大顯身手，潛力非凡，甚至被預(yù)測會得諾貝爾獎。而另一方面呢，它也仿佛蒙著一層神秘的面紗，總是讓人不識廬山真面目，更不知道其背后會藏有什么更多的把戲。這不，在大家還喋喋不休爭論其晶體結(jié)構(gòu)到底是鐵電（極性）還是鐵彈（非極性）的時候，黃勁松組最新一篇Nature Materials論文卻告訴我們，它原來是大電致伸縮的。
電致伸縮其實(shí)并不奇怪，介電材料都有的現(xiàn)象，應(yīng)變隨電場呈平方關(guān)系。奇怪的是電致伸縮效應(yīng)通常都很小，可以忽略不計，而黃勁松組發(fā)現(xiàn)，甲胺碘鉛單晶有巨大的電致伸縮效應(yīng)，在并不高的電壓下，就可以有高達(dá)1%的應(yīng)變，如下圖所示：
由上圖(a)可見，研究人員雖然采用原子力顯微鏡（AFM）測量電致位移，但是與通常的壓電原子力顯微術(shù)（PFM）不同，他們的樣品表面沉積了電極，構(gòu)成電容器結(jié)構(gòu)。這一設(shè)計應(yīng)該比較關(guān)鍵，因?yàn)椴捎肞FM研究甲胺碘鉛的文章非常多，并沒有人觀測到大的電致伸縮效應(yīng)。從圖（b）的數(shù)據(jù)來看，樣品電致伸縮應(yīng)變高達(dá)1%，電致振動與激勵電場呈二倍頻關(guān)系且應(yīng)變?yōu)樨?fù)，顯示應(yīng)變大小與電場呈平方關(guān)系，并被圖（c）所證實(shí)。圖（d）進(jìn)一步表明應(yīng)變大小和方向均與電場方向無關(guān)。在此前的PFM研究中，華盛頓大學(xué)黃博遠(yuǎn)等人雖然也報道了二倍頻響應(yīng)，并以其判斷甲胺碘鉛的極性，進(jìn)而確定單晶甲胺碘鉛極性非極性疇交替共存的現(xiàn)象。但一個顯著差別是，黃博遠(yuǎn)等所測的是高頻響應(yīng)，而這篇文章所報道的是低頻響應(yīng)。這是另外一個比較關(guān)鍵的點(diǎn)。
展開 鄭大《CEJ》：首次提出一種在室溫合成鈣鈦礦納米晶的策略！
論文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894721009499
全無機(jī)鹵化物鈣鈦礦納米晶體（NCs）因其優(yōu)異的性能，包括其高的熱穩(wěn)定性，窄帶發(fā)射，高的光致發(fā)光量子產(chǎn)率和溶液的可加工性而得到了廣泛的研究。在各種無機(jī)鹵化物鈣鈦礦中，CsPbI3 NCs因其理想的帶隙（~1.7 eV）和有效的光吸收而被廣泛用于紅色發(fā)光二極管（LEDs），太陽能電池（SCs）和光電探測器（PDs）。此外，基于CsPbI3 NCs的光電器件已顯示出高性能，其表現(xiàn)為SCs的功率轉(zhuǎn)換效率為17.39％，LEDs的外部量子效率（EQE）為14.8％。但是，這些設(shè)備中使用的NCs是通過典型的熱注射方法合成的，該方法需要較高的反應(yīng)溫度，惰性氣體保護(hù)和復(fù)雜的操作過程。同時，熱注射導(dǎo)致無法可控合成，并限制了工業(yè)應(yīng)用中NCs的大規(guī)模合成。因此，迫切需要開發(fā)一種方便的室溫合成方法，因?yàn)檫@些簡化的方法可以促進(jìn)CsPbI3 NCs在各種光電設(shè)備中的使用。
鈣鈦礦CsPbI3 NCs室溫下合成的主要困難是熱不平衡誘導(dǎo)的亞穩(wěn)態(tài)（黑色）到穩(wěn)定（黃色）相變。形成的CsPbI3 NCs在高水分和氧氣以及熱或極性溶劑的條件下易于從黑色鈣鈦礦相（α-立方，β-四方和γ-斜方晶）轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃W(xué)穩(wěn)定的黃色非鈣鈦礦相（δ-斜方晶）。而且，由于Cs+的體積較小，很難維持形成周期性鈣鈦礦結(jié)構(gòu)所需的[PbI6]4-八面體，并且在晶體生長過程中出現(xiàn)了不需要的八面體畸變。因此，控制鈣鈦礦相CsPbI3 NCs的合成過程中的熱平衡是必要的。
通過摻雜和缺陷控制，以及配體或添加劑的輔助，在低溫和室溫下制備了鈣鈦礦相CsPbI3薄膜。
展開 瑞士開發(fā)出新的硅-鈣鈦礦太陽能電池組合技術(shù)
現(xiàn)在，瑞士洛桑聯(lián)邦理工大學(xué)(EPFL)和瑞士電子與微技術(shù)中心(CSEM)的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種新的硅和鈣鈦礦太陽能電池組合的技術(shù)，在他們的研究報告中提到，該種電池的研究室效率已經(jīng)突破了25.2%的效率紀(jì)錄——這是這種太陽能電池組合技術(shù)的全新記錄。
目前市場上的硅太陽能電池效率最高可達(dá)20%到22%，這并不差，但并不能使該技術(shù)有更大的發(fā)展空間。近年來，鈣鈦礦作為一種理想的替代品，其效率從2009年的3.8%提高到2016年的 20%以上。盡管如此，因?yàn)樗膬r格比普通硅太陽能電池貴，并且具有其自身的效率上限，商業(yè)化程度并不算高。
在一個太陽能電池中使用鈣鈦礦和硅可能有助于發(fā)揮這兩種材料的優(yōu)勢。鈣鈦礦在將綠光和藍(lán)光轉(zhuǎn)換為電能方面效果更好，而硅專用于紅光和紅外光，因此它們可以捕獲更寬的光譜范圍。
研究的作者Florent Sahli和Jérémie Werner表示，通過結(jié)合這兩種材料，就可以最大限度地利用太陽光譜并增加發(fā)電量，目前研究中所做的計算和工作表明，應(yīng)該很快就能實(shí)現(xiàn)30%的效率。
該團(tuán)隊(duì)的新型硅-鈣鈦礦太陽能電池已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了25.2%的效率。這超過了2015年研發(fā)的由單晶硅太陽能電池和鈣鈦礦型太陽能電池層疊而成的串聯(lián)結(jié)構(gòu)的太陽能電池，那時其效率僅為13.7%。
這些串聯(lián)電池的主要障礙在制造過程中。通常，鈣鈦礦將作為液體沉積在表面上，但硅的質(zhì)地使其變得困難。硅電池的表面由大約五微米高的大量“金字塔”結(jié)構(gòu)組成，這種結(jié)構(gòu)可以更好地捕捉和吸收光線。
Sahli表示，到目前為止，制造鈣鈦礦/硅串聯(lián)電池的標(biāo)準(zhǔn)方法是弄平硅電池的“金字塔”，但這會降低其光學(xué)性能，并因此降低其性能。而之后將鈣鈦礦電池沉積在其頂部這一步，還增加了制造過程的步驟。
在這項(xiàng)研究中，科學(xué)家首先使用蒸發(fā)來創(chuàng)建覆蓋“金字塔”的無機(jī)基層。
展開 南京工大《JPCL》：原位制備鈣鈦礦納米晶，用于深藍(lán)色LED！
或者，Yuan等人報道了在465nm處EQE為2.6%的單鹵化物層狀鈣鈦礦LED。由于準(zhǔn)二維層狀鈣鈦礦是混合相，不同相之間的激子不完全轉(zhuǎn)移也會導(dǎo)致器件在不同偏壓下的顏色不穩(wěn)定。
因此，單鹵化物納米晶鈣鈦礦由于具有高的光致發(fā)光量子效率（PLQE）和良好的光譜穩(wěn)定性而被采用。然而，傳統(tǒng)的鈣鈦礦納米晶的合成方法需要許多長鏈有機(jī)配體才能達(dá)到小顆粒，從而使發(fā)射峰變?yōu)樯钏{(lán)色（460?470 nm），Todorovic?等人通過摻雜Rb的CsPbR3納米晶體，在464 nm處出現(xiàn)了深藍(lán)色鈣鈦礦LED，但EQE僅為0.11%。
納米晶的原位合成為獲得高質(zhì)量的鈣鈦礦薄膜提供了一種簡便易行的方法。
通過直接在鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中添加配體，趙和韓等人分別獲得了用于近紅外和綠色鈣鈦礦
LED
的原位制備鈣鈦礦納米晶。此外，通過調(diào)節(jié)鈣鈦礦前驅(qū)體中有機(jī)配體的比例，
Liu
等人報道了基于不同尺寸的
Cs
0.7
FA
0.3
PbR
3
納米晶嵌入準(zhǔn)二維相的深藍(lán)色到天藍(lán)色鈣鈦礦
LED
，但在
466 nm
處的
EL
峰的器件的
EQE
僅為
～0.7%
。在這項(xiàng)工作中，我們證明，通過控制抗溶劑的滴加時間，可以方便地調(diào)節(jié)原位制備的鈣鈦礦納米晶的尺寸，從而得到高效且光譜穩(wěn)定的深藍(lán)色鈣鈦礦
LED
。(文：愛新覺羅星)
圖1.鈣鈦礦納米晶薄膜原位制備過程示意圖。
圖2.原位制備鈣鈦礦納米晶薄膜。（a）納米晶尺寸分布的TEM圖像和統(tǒng)計。20 nm的比例尺。（b）鈣鈦礦薄膜的PL譜PEDOT:PSS/poly TPD/PVK基板。
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