鈣鈦礦的案例
基于分子鈍化的二維/三維鈣鈦礦本體異質結實現穩定高效甲脒基鈣鈦礦太陽電池制備
研究發現，二維Ruddlesden-Popper型鈣鈦礦的引入，可以優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，促進電荷沿垂直方向的傳輸；同時帶有路易斯堿功能基團的半導體有機小分子的引入，可以進一步鈍化鈣鈦礦內部缺陷，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出良好的耐濕性和空氣穩定性，在40%的濕度環境下存放60天仍維持其原有效率的87%。此項研究工作創新性地實現了分子鈍化與二維/三維鈣鈦礦本體異質結的融合，為制備無Cs+/MA+摻雜的高效穩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應用做出貢獻。
展開 結構重建的CsPbI2Br鈣鈦礦用于高穩定和平方厘米級的全無機鈣鈦礦太陽能電池
【引言】
目前有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池（PSC）的能量轉換效率（PCE）已經高達23.3%，已經達到或超過產業化所需的要求。與此同時，無機銫-鹵化鉛PSC的研究也受到了廣泛的關注，目前報道的CsPbI3和CsPbI2Br 無機PSCs的PCE也分別超過了17%和16%。基于無機鈣鈦礦太陽電池進一步開發的全無機PSC由于其各功能層均具有優異的熱穩定性，有望從根本上解決傳統有機-無機雜化PSC的熱不穩定問題，從而顯示出更具競爭力的發展前景。新型全無機功能層材料及器件結構不斷被開發，器件的PCE也得到了節節攀升，小面積PSC已經能夠獲得超過13%的PCE，然而要實現這種光伏技術的工業化生產還需要進一步的提升其物相穩定性和大面積均勻性。在物相穩定性方面，無機鈣鈦礦材料從黑相（α相）到黃相（δ相）的相變被廣泛認為是無機PSC退化的主要原因。因此，需要制備α相穩定的銫-鹵化鉛鈣鈦礦薄膜，以實現全無機PSC的效率和穩定性的進一步提升。
【成果簡介】
近日，暨南大學和上海光源、華南理工大學合作，將InCl3引入無機CsPbI2Br鈣鈦礦晶格結構中發展了一種In3+和Cl-的共摻雜策略，從而成功獲得了α相純凈且穩定的鈣鈦礦薄膜，其與CsPbI2Br鈣鈦礦的共摻雜誘導的結構重建有關。研究中，所制備的全無機PSC不僅PCE有所提升，并且在空氣環境中表現出更優的濕度穩定性和熱穩定性。進一步地，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InCl3:CsPbI2Br PSC，分別獲得13.74%和11.4%的最高PCE。
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的晶體結構。
圖三. 配體工程鈍化鈣鈦礦薄膜的缺陷態。
（a）鈣鈦礦薄膜的三種典型缺陷態分布；（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。
圖四. 配體工程用于提高鈣鈦礦電池穩定性的幾種策略：器件后處理鈍化；鈣鈦礦材料維度工程；晶體交聯；界面修飾。
【小結與展望】
本文從薄膜制備，缺陷鈍化和穩定性的角度總結了配體在鈣鈦礦光伏領域中的重要作用。
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，減緩鈣鈦礦結晶速率，產生均勻成核，最終形成高品質（通過控制配體從中間體絡合物中的釋放，形成良好的形態和高度結晶的鈣鈦礦膜。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）增加活性位點朝向鹵化銨的數量; （ii）改變反應途徑并降低活化能。
雖然許多小組已經研究了配體輔助鈣鈦礦形成的可能機制，但應開發一些原位表征技術（例如，紅外，拉曼，XRD）以了解配體如何控制鈣鈦礦結晶。配位絡合物的晶體結構對于揭示配體在鈣鈦礦形成中的作用也很重要。同時，應進行綜合研究，揭示不同分子結構配體的作用，并將配體分類為各種功能。建議配體的這些性質與所有科學家共享，這可能有利于未來機器學習的材料優化。
配體工程也可用于制備高質量的無鉛鈣鈦礦。
展開 綜述：四大方面介紹鈣鈦礦發光領域的研究進展
【 引言】
金屬鹵化物鈣鈦礦是近幾年來發展起來的一類具有良好磁、電和光學性能的重要材料，并在太陽能電池、發光二極管（LED）、激光器、光催化等方面得到廣泛應用。尤其在太陽能電池領域，短短幾年內，鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率從最初的3.8%達到23.3%，與商業化的晶硅太陽能電池相當，在2013年被Science評為“十大科學進展之一”。
與鈣鈦礦太陽能電池相比較，發光二極管的研究進展較緩慢，在過去3年中，鈣鈦礦型LED的外部量子效率（EQE）從0.0125%提高到10%以上，在近紅外和綠光區域EQE最高分可達12% 和14%，器件顏色純、亮度高、遷移率高。目前鈣鈦礦LED發展存在的挑戰主要是：需要進一步提高器件效率，以期超過有機發光二極管（OLED）和無機量子點LED（QLED）；器件穩定性問題亟待解決。
【 成果簡介】
近日，加拿大多倫多大學教授Edward H. Sargent（通訊作者）等人從金屬鹵化物鈣鈦礦的類別（雜化鈣鈦礦、低維鈣鈦礦、鈣鈦礦納米晶）、鈣鈦礦發光的光物理過程、改善鈣鈦礦發光的策略、鈣鈦礦LED面臨的挑戰四個方面綜述了當前鈣鈦礦發光領域的研究進展，建立了材料特性、光物理和光譜特性與器件性能之間的聯系，并對基于鈣鈦礦LED的制備技術進行了展望。相關成果以題為“Perovskites for Light Emission”發表在Adv. Mater. 上。
展開 
半導體化學添加劑修飾制備高效率且穩定的反式平面鈣鈦礦電池
圖三 鈣鈦礦薄膜的載流子動力學及缺陷鈍化表征
(a) 鈣鈦礦薄膜的穩態PL光譜；
(b) 鈣鈦礦薄膜的TRPL光譜；
(c) 純電子傳輸的鈣鈦礦器件ITO/SnO2/perovskite/PCBM/LiF/Ag的J-V曲線；
(d) 鈣鈦礦電池的暗態J-V曲線，根據顯著減小的暗電流推斷出器件明顯增加的Voc，進一步證明了SA-2的缺陷鈍化作用；
(e) 純電子傳輸的鈣鈦礦器件的SCLC測試表明SA-2處理的鈣鈦礦器件顯示出更低的缺陷密度，進一步表明SA-2缺陷鈍化的有效性；
(f, g) 強度調制光電流(IMPS)和光電壓譜(IMVS)的Nyquist圖，進一步證明SA-2促進了光生載流子的快速提取以及缺陷的有效鈍化。
圖四 鈣鈦礦電池器件穩定性測試
(a) 鈣鈦礦電池器件在持續光照下的穩定性測試（溫度25℃，濕度60%）；
(b) 鈣鈦礦電池器件在無光照下的穩定性測試（溫度25℃，濕度40%）；
(c) 鈣鈦礦電池器件在氮氣手套箱中100℃熱穩定性測試；
(d) 鈣鈦礦薄膜的接觸角測試。
【小結】
在該研究中，作者在鈣鈦礦薄膜中引入半導體化學添加劑，制備得到高效率且穩定的倒置結構的鈣鈦礦電池。研究人員通過在鈣鈦礦層中引入SA-1，顯著提高了器件的短路電流和填充因子，最高效率為18.8%，其效率的改善主要歸因于鈣鈦礦膜中較大晶粒的形成以及SA-1的較高載流子遷移率，進而減少了晶界并改善了載流子的提取。
展開 高熱穩定鈣鈦礦太陽能電池的能量轉換效率超過21%
鈣鈦礦膜的GIWAXS圖和表征
a, b.兩種鈣鈦礦膜（a:w/o PTQ10；b:w/PTQ10）的二維GIWAXS圖
c.兩種鈣鈦礦膜的極像圖
d.表面涂覆PTQ10的鈣鈦礦膜的晶體的取向
圖3. 光伏性能和光致發光性能
a.鈣鈦礦和界面層的能級
b.鈣鈦礦太陽能電池在AM1.5G的光照下的電流密度-電壓曲線
c.含有PTQ10的鈣鈦礦太陽能電池的外量子效率光譜圖
d.穩態能量裝換效率
e,f.兩種鈣鈦礦膜的穩態光致發光光譜圖（e）和時間分辨光致發光光譜圖（f）
圖4. 瞬態光電壓和瞬態光電流
a.三種鈣鈦礦太陽能電池的瞬態光電壓
b.三種鈣鈦礦太陽能電池的瞬態光電流
圖5. 鈣鈦礦太陽能電池的穩定性和EDX譜圖
a.室溫、相對濕度為40%、無封裝的條件下的環境穩定性
b.在85°C的氮氣箱中的熱穩定性
c.老化后的基準器件的Ag、I、Pb三種元素的EDX線掃描
d.老化后的含有PTQ10的鈣鈦礦太陽能電池的Ag、I、Pb三種元素的EDX線掃描
【小結】
作者在平面n-i-p型鈣鈦礦太陽能電池中引入了PTQ10作為雙功能界面層。它具有深能級，和基于FA的鈣鈦礦的價帶形成良好的能級匹配，促進空穴的提取。保護陽離子的相轉化技術也阻止鈣鈦礦表面的陽離子在退火過程中逃逸，確保鈣鈦礦的化學當量平衡。鈣鈦礦晶體有最佳的取向，導致鈣鈦礦太陽能電池的最佳能量轉換效率為21.2%。同時，它的熱穩定性非常出色。
展開 全鈣鈦礦疊層太陽能電池重要進展
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-021-04372-8
寬帶隙鈣鈦礦頂電池、窄帶隙鈣鈦礦底電池和隧穿結是構建全鈣鈦礦疊層電池的三個核心部分，開發高性能隧穿結和高效率窄帶隙子電池，是實現高效疊層電池制備的關鍵核心點。譚海仁課題組前期在國際上率先提出了一種原子層沉積技術制備較薄致密半導體層加超薄金屬團簇層的新型隧穿結結構，實現了全鈣鈦礦疊層電池制備過程的大幅簡化和器件性能的顯著提升【Nature Energy, 2019, 4, 864-873】。進一步通過抑制鈣鈦礦晶粒內部和表面亞錫離子（Sn2+）的氧化，調控窄帶隙鈣鈦礦的結晶生長過程，有效降低了薄膜的缺陷態密度，提升了載流子的擴散長度，克服限制全鈣鈦礦疊層電池效率的核心瓶頸問題，先后實現了轉換效率24.8%和25.6%的小面積疊層電池，并研制出世界記錄效率24.2%的大面積全鈣鈦礦疊層電池【Nature Energy, 2020, 5, 870-880】。相關成果入選“中國半導體十大研究進展”、“中國光學十大進展”。
然而，此前報道的全鈣鈦礦疊層電池效率仍然低于單結電池的記錄效率（25.7%），且與理論預測效率43%還有較大的差距。現已報道的疊層電池的效率主要受限于較小的短路電流密度，其中窄帶隙鈣鈦礦電池無法實現高的短路電流，是導致疊層電池短路電流密度較小的最主要原因。鉛錫共混鈣鈦礦的晶粒表面缺陷密度高、載流子擴散長度較短，限制了厚鈣鈦礦吸光層薄膜在實際器件中的應用，制約了全鈣鈦礦疊層電池的性能。
為解決上述瓶頸，本工作提出通過鈍化窄帶隙鈣鈦礦晶粒表面缺陷來提升薄膜的載流子擴散長度，從而制備出具有較厚吸光層和更高短路電流密度的電池，為實現更高效率的疊層電池奠定基礎。
展開 黃維院士&秦天石AFM綜述：面向大面積鈣鈦礦電池的材料的進展、挑戰和策略
該論文作者為Fangfang Wang, Yezhou Cao, Cheng Chen, Qing Chen, Xiao Wu, Xinguo Li, Tianshi Qin,*and Wei Huang*
【圖文導讀】
1.背景介紹
金屬鹵化物鈣鈦礦太陽電池作為最優前景的第三代光伏技術，最近得到了科學界和工業界的廣泛關注。迄今為止，小面積PSC的功率轉換效率已超過23％，接近商用硅光伏電池。但是大多數經過認證或報道的高效鈣鈦礦光伏器件（PCE>20%），其有效面積較小，一般在0.03～0.1cm2左右。隨著器件有效面積的擴大，器件效率呈明顯的下降趨勢，這制約了鈣鈦礦光伏器件的工業化進程。器件有效面積擴大導致的效率和穩定性問題迫切需要關注和解決。為了實現未來的商業應用，必須解決大面積鈣鈦礦光伏器件中涉及的效率，穩定性，材料成本和制造技術等問題，這需要科學家和研究人員不斷嘗試和探索適合制造大面積器件的各功能層材料。
2.鈣鈦礦太陽電池的器件結構
3.鈣鈦礦活性層材料
在本章中，作者以鈣鈦礦的晶胞結構ABX3為主體，通過改變不同X位的陰離子，A位陽離子，從材料的角度出發，介紹了組成不同的鈣鈦礦材料和不同的工藝制備方法來獲得大面積鈣鈦礦薄膜的進展趨勢、問題以及策略。作者認為應進一步開發新工藝制備方法，以獲得大面積和高質量的鈣鈦礦薄膜。盡管混合離子的三維鈣鈦礦表現出非常優異的器件性能，但環境穩定性仍然是其商業化的障礙。與三維鈣鈦礦器件相比，2D/3D鈣鈦礦光伏器件具有優異的穩定性和耐水性,非常有希望實現高效和穩定的商業化光伏器件，因此應該給予高度重視。
展開 :多功能小分子+無反溶劑，CsFAPbI3鈣鈦礦電池效
團隊制備得到的1cm2 大小的(FAI)0.9Cs0.1(PbI2)1.05鈣鈦礦電池光電轉換效率超過20%，并展現了優異的工作穩定性。該工作的另一亮點是使用了一種無反溶劑工藝來制備高性能鈣鈦礦電池器件的真空溶液處理法，也為實現大面積鈣鈦礦電池的制備提供了重要借鑒。相關成果以題為“Multifunctional molecular modulators for perovskite solar cells with over 20% efficiency and high operational stability”發表在Nat. Commun.上。
【圖文簡介】
圖一 鈣鈦礦薄膜結構表征
(a) 鈣鈦礦薄膜的表面和截面SEM，比例尺為200nm，其中包含S和SN調節劑的鈣鈦礦薄膜晶粒尺寸超過1μm，同時由截面SEM觀察到多余的明亮納米片也減少及消失；
(b) 鈣鈦礦薄膜的陰極發光（CL）mapping，使用530至590 nm(綠光)和700至800 nm（紅光）的不同光譜觀察，以此揭示調節劑對鈣鈦礦及PbI2相分離的影響，其中包含S和SN調節劑的鈣鈦礦薄膜中PbI2的數量減少及消失；
(c) N，S，SN小分子調節劑的結構。
圖二 鈣鈦礦薄膜材料表征
(a) 鈣鈦礦薄膜的XRD，證實加入調節劑后PbI2相含量的減少或消失；
(b) FTIR光譜揭示了C=S振動峰的移動，表明了SN-PbI2中間相的生成，結合CL mapping結果，推測調節劑插入層狀PbI2晶格，從而形成非晶態或2D鈣鈦礦結構；
(c) 鈣鈦礦薄膜的時間分辨熒光光譜；
(d) 鈣鈦礦薄膜的XPS光譜。
展開 ：EDTA-SnO2作為電子傳輸層刷新平面鈣鈦礦電池效率紀
圖四 鈣鈦礦電池器件性能表征
(a) 鈣鈦礦電池器件結構及J-V性能曲線；
(b) 鈣鈦礦電池的IPCE光譜；
(c) 鈣鈦礦電池的穩態電流密度及光電轉換效率測試；
(d) 鈣鈦礦電池的效率統計分布。
圖五 載流子傳輸動力學研究
(a) 鈣鈦礦電池的Voc衰減曲線；
(b, c) 不同光強下測試得到鈣鈦礦電池的Jsc和Voc；
(d) 鈣鈦礦電池的EIS圖譜。
圖六 鈣鈦礦電池的穩定性及遲滯測試
(a) 未封裝鈣鈦礦電池大氣環境下穩定性測試；
(b) 未封裝鈣鈦礦電池在100mW cm-2光照下穩定性測試；
(c, d) 鈣鈦礦電池的正反測試的J-V性能曲線。
圖七 柔性鈣鈦礦電池器件性能表征
(a) 柔性鈣鈦礦電池的J-V性能曲線；
(b) 柔性鈣鈦礦電池在不同彎曲半徑下的光電轉換效率；
(c) 柔性鈣鈦礦電池的IPCE光譜；
(d) 柔性鈣鈦礦電池的效率統計分布。
【小結】
研究人員使用E-SnO2作為平面鈣鈦礦電池的電子傳輸層，顯著改善了鈣鈦礦薄膜的晶粒尺寸和結晶性，使得器件光電轉換效率及穩定性都有了極大提高。此外，將E-SnO2應用于柔性鈣鈦礦電池中，器件效率最高可達18.28%。
展開 新方法：采用“鉀”提升新一代鈣鈦礦太陽能電池性能！
鈣鈦礦晶體生成的原子尺度圖像
（圖片來源：Matt Klug）
技術
這項研究中用到的太陽能電池是基于金屬鹵化物鈣鈦礦，它們是一組很有前途的離子半導體材料，只有短短幾年的開發歷史，但是現在從光電轉換效率方面來說，它們可與商用的薄膜光伏技術相媲美。鈣鈦礦廉價且易于在低溫條件下制造，這使得它們非常適合下一代太陽能電池和照明。
研究的領頭人、劍橋大學卡文迪什實驗室的博士 Sam Stranks 表示：“迄今為止，我們還沒能使得這些材料穩定地達到我們想要的能帶隙，所以我們一直嘗試通過調整鈣鈦礦層的化學成分，阻止離子運動。這將使得鈣鈦礦可以作為多種鈣鈦礦電池或者彩色LED（從本質上以逆向方式運行的“太陽能電池”）使用。
在這項研究中，研究人員將碘化鉀添加到鈣鈦礦墨水中，這種墨水可自組裝到薄膜中，改變了鈣鈦礦層的化學成分。這種技術兼容卷對卷制程（roll-to-roll processes），這意味著它是廉價且可擴展的。碘化鉀在鈣鈦礦的頂部形成一個“裝飾”層，可以修復缺陷，使得電子運動得更加自由，同時也限制了離子的運動，從而使得材料在期望的能帶隙條件下更加穩定。
價值
研究人員論證了，這種鈣鈦礦的能帶隙性能頗具前景，非常適合作為硅太陽能電池頂層或者和配合另外一層鈣鈦礦使用（因此稱為“疊層太陽能電池”）。硅疊層太陽能電池很可能是鈣鈦礦首個大規模應用。通過添加一層鈣鈦礦，光線中更廣范圍的光譜可被更有效地吸收。
Stranks 的研究受到了歐盟和歐洲研究理事會“地平線2020”項目的贊助。他說：“通過鉀，我們使得疊層太陽能電池中的鈣鈦礦能帶隙變成我們期望的那樣穩定，并使得它們更多地發光，這意味著太陽能電池的效率將更高。它幾乎完全控制了鈣鈦礦中的離子和缺陷。”
展開 
新型鈣鈦礦太陽能電池：穩定、高效、便宜、便于制造！
導讀
近日，日本沖繩科學技術大學院大學（OIST）的研究人員采用一種穩定、高效且相對便宜的鈣鈦礦材料開發出新型太陽能電池。
背景
太陽能，是頗具代表性的新能源之一。其優勢包括：清潔、可再生、無污染、易獲取等等。為了將太陽光的能量直接轉化為電能，我們通常要借助一種設備：太陽能電池。如今，太陽能電池在我們的身邊到處可見，例如：窗戶、墻壁、汽車、智能手機、平板電腦等物品中都會見到太陽能電池的身影。
（圖片來源：維基百科）
迄今為止，大多數的太陽能電池都是由硅制成，因為這種材料非常善于吸收光線。可是，硅面板的制造成本卻很昂貴。
科學家們一直都在研究由鈣鈦礦組成的結構，使之成為硅的替代品。真正的鈣鈦礦，是一種存在于地球中的礦物，它由鈣、鈦、氧分子經過特殊排列而成。具有相同晶體結構的材料稱為鈣鈦礦結構。
相比于共棱、共面形式連接的結構，鈣鈦礦結構顯得更加穩定，更有利于缺陷的擴散遷移。因此，鈣鈦礦具備了許多優異的物理化學特性，例如電催化性、吸光性等。
（圖片來源：維基百科）
鈣鈦礦結構非常適合作為太陽能電池吸收光線的活性層，因為它們吸收光線的效率比硅更高，且成本更低廉。將鈣鈦礦結構集成到太陽能電池中，需要采用的設備也相對簡單。例如，它們可以溶解到溶劑中，直接噴涂到基底上面。
由鈣鈦礦結構組成的材料有望為太陽能電池設備帶來一場革命，但是卻具有一個嚴重的缺陷：它們通常很不穩定，在高溫條件下性能會退化。這嚴重阻礙了它們的商用。
創新
日本沖繩科學技術大學院大學（OIST）能量材料與表面科學單位的研究人員，由Yabing Qi 教授領導，采用一種穩定、高效且相對便宜的鈣鈦礦材料開發出太陽能電池，同時也為這種鈣鈦礦材料未來在太陽能電池中的應用鋪平了道路。
展開 天津理工《ACS AMI》封面：中紅外發光的高穩定性鈣鈦礦玻璃
圖6 980nm激光器激發下，CsPb1-xErxBr3-ZBLAN鈣鈦礦玻璃在（a）520nm；（b）1550nm；（c）2700nm的發光；（d）樣品的穩定性圖
為了研究CsPb1-xErxBr3-ZBLAN鈣鈦礦玻璃的發光性能，圖6（a）-(c)分別顯示了CsPb1-xErxBr3-ZBLAN鈣鈦礦玻璃在365 nm激發下的可見光光譜、980 nm激光器下激發的近紅外1550 nm和中紅外2.7 μm的紅外光譜。從圖（a）中可以看到明顯的鈣鈦礦在520nm附近和Er3+在545nm附近的發光峰，當CsPb1-xErxBr3鈣鈦礦的含量為0.05%mol時發光達到最強，之后產生了濃度猝滅現象。另外在980nm激光器激發下，隨著CsPb1-xErxBr3含量的增多，近紅外（圖(b)）和中紅外（圖(c)）發光都有明顯的先增強后減弱的趨勢，當CsPb1-xErxBr3含量為0.05%mol時，樣品發光最強，之后產生濃度猝滅。產生濃度猝滅的原因可歸結于CsPbBr3含量持續增高，Er3+進入其晶格內部之后，CsPb1-xErxBr3產生了團聚作用，使得稀土離子產生了猝滅。在980nm激光器激發下，0.05CsPb1-xErxBr3-ZBLAN在近紅外和中紅外區域的發光分別比ZBLAN-Er高558％和393％。另外，在Er3+的1550nm和2700nm發光峰附近，與普通CsPb1-xErxBr3鈣鈦礦做了對比，結果發現普通稀土鈣鈦礦的發光強度與CsPb1-xErxBr3-ZBLAN鈣鈦礦玻璃相比幾乎可以忽略不計，這是由于激光照射稀土鈣鈦礦時，其不穩定性導致熱效應的產生，從而結構被破壞。
展開 華僑大學魏展畫組《Nature》:鈣鈦礦發光二極管外量子效率超過20%
Sargent教授在鈣鈦礦發光二極管的研究中取得重大突破。研究人員利用鈣鈦礦的組分分布調控策略得到平整致密且光電性能優異的鈣鈦礦薄膜，并通過加入阻擋層改善電子空穴的注入平衡，得到的鈣鈦礦發光二極管的外量子效率（EQE）超過20%，刷新了鈣鈦礦發光二極管的世界最高紀錄，同時，穩定性也得到極大地提升，遠超國際同行。相關研究成果以題為"Perovskite Light-Emitting Diodes with External Quantum Efficiency Exceeding 20%"發表在國際頂級學術期刊Nature（Dol ：10.1038/s41586-018-0575-3）上。
【成果簡介】
鈣鈦礦半導體材料在太陽能電池領域已經取得了巨大的成功，有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率（PCE）已經從最初的3.8%到現在23.3%的認證效率。由于鈣鈦礦材料制備成本低，可溶液法制備，熒光量子效率高，色純度高且顏色可調等特性，鈣鈦礦材料在平面顯示和固體照明領域極具潛力。自2014年Richard H. Friend和Zhi-Kuang Tan等人首次報導的能在室溫下工作的鈣鈦礦發光二極管，以MAPbI3-X和MAPbBr3(MA = CH3NH3+)作為發光層的近紅外光和綠光的鈣鈦礦LED測得EQE分別為0.76%，0.1%。此后，鈣鈦礦LED便吸引了越來越多的研究者投入研究，并取得了不斷的突破。然而，目前報導的綠光和紅光鈣鈦礦LED的最高外量子效率（EQE）分別為14.36%和11.7%，且鈣鈦礦LED器件穩定性差，遠低于已經商業化的有機發光二極管（OLEDs）和無機量子點發光二極管（QLEDs）（EQE:25%以上）等。鈣鈦礦LED在效率和穩定性上還有很大的提升空間。
展開 基于石墨炔體異質結且濕穩性高的高效鈣鈦礦太陽能電池
【引言】
鈣鈦礦太陽能電池以其優異的能量轉換效率，在光伏領域掀起了新的研究熱潮。近幾年，鈣鈦礦電池的光電轉換效率逐步飛升，通過調整鈣鈦礦成分使其效率已高達到22%。這種強大的電池性能主要歸功于鈣鈦礦材料獨特的特性，如低激子結合能、吸收可見光的可調帶隙、高吸收系數、特別是雙極性特性。研究發現，鈣鈦礦多晶薄膜的電子、空穴遷移率差異較大，尤其對于P型鈣鈦礦，其空穴遷移率遠高于電子遷移率。當器件在光照時，電子傳輸必然存在一定損耗。構建體異質結是加速激子分離、提高光生載流子抽取和輸運效率的有效手段。目前，基于體異質結的有機太陽能電池的應用已經非常成功，但是將體異質結應用于鈣鈦礦太陽能電池的工作鮮有報道。顯然，選擇合適的半導體材料（高的載流子遷移率以及合適的能帶結構）是構建高性能體異質結的關鍵。
石墨炔是一種sp和sp2雜化的π共軛體系的二維材料，其獨特的碳結構賦予了材料新的內涵，包括豐富的碳化學鍵、大的共軛體系、寬面間距、優良的物理化學穩定性和平面內均勻分布的孔洞結構，表現出n型半導體特性，且擁有適當的帶隙、理論上高的電子態密度及良好的疏水性。
【成果簡介】
近日，物理所李冬梅、孟慶波教授聯合北化所李玉良院士（共同通訊作者）在鈣鈦礦太陽能電池展開合作，通過反溶劑法一步將石墨炔引入FA0.85MA0.15Pb(I0.85Br0.15)3鈣鈦礦層，構建了石墨炔/鈣鈦礦（GDY/PVSK）體異質結薄膜。
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