鈣鈦礦材料的案例
Angewandte Chemie：河北工業大學徐庶課題組報道水相合成有機-無機雜化鈣鈦礦納米材料
該項研究挑戰了鈣鈦礦易于在水中分解的傳統思維，對鈣鈦礦材料在水中表面作用機制形成了新的認知，并為鈣鈦礦材料的合成與應用提供了新的思路，具有重要的研究意義和實際應用價值，可望加快鈣鈦礦材料穩定性方面的機理和合成研究，并有力推動鈣鈦礦材料在光電、生物、傳感等領域的應用。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201802670
本文由徐庶課題組供稿。
一石三鳥—光、濕、熱全穩定的環境友好型銅基鈣鈦礦光伏新材料
【引言】
近幾年，鈣鈦礦太陽能電池的光電轉化效率已由2009年報道的3.8%快速提升到23%，掀起了全球范圍的研究熱潮。甲胺鉛鹵鈣鈦礦(CH3NH3PbX3, X = I, Br, Cl)材料具有高的吸光系數、長的載流子擴散長度、可調控的直接帶隙、有趣的載流子輸運性質和溶液法低成本制備等突出優勢。此外，甲胺鉛鹵鈣鈦礦材料也應用于LED、激光器、光電探測器甚至催化領域，儼然成為一種“萬能材料”。然而，CH3NH3PbX3吸光材料還存在穩定性低、含有毒的鉛元素這兩個致命的缺點，這也是鈣鈦礦太陽能電池能否最終實用化所面臨的兩大挑戰性難題。因此，非常需要尋找一種新型高穩定、低毒的有機無機雜化鈣鈦礦吸光材料。
【成果簡介】
近期，湘潭大學材料學院王金斌教授及鐘向麗教授等（共同通訊作者）在美國化學會旗下的國際知名期刊ACS Applied Energy Materials上發表題為“(C6H5CH2NH3)2CuBr4: A Lead-Free, Highly Stable Two-Dimensional Perovskite for Solar cell Applications”的研究論文。這項工作首次對環境友好型銅基鈣鈦礦材料(C6H5CH2NH3)2CuBr4的光電性質、穩定性及光伏性能進行了深入研究，發現(C6H5CH2NH3)2CuBr4不僅具有較高的吸光系數, 還具有優異的全方位穩定性，是目前報道的唯一能夠同時抵抗紫外光、濕、熱的不利影響的銅基鈣鈦礦材料。最后，文章證明了這種材料具有一定的光伏效應。
【圖文導讀】
圖一：(C6H5CH2NH3)2CuBr4具有層狀鈣鈦礦結構，從SEM可以清楚地看到其層狀特征。
圖二：(C6H5CH2NH3)2CuBr4具有禁帶寬度1.81 eV、吸光系數高，并研究了其能帶結構。
展開 Nature子刊：吉林大學鈣鈦礦方面取得突破
日前，吉林大學超硬材料國家重點實驗室鄒勃教授、肖冠軍副教授科研團隊和材料科學與工程學院張立軍教授科研團隊在壓力誘導鈣鈦礦料發光的研究方面取得突破，該成果以“Pressure-induced emission of cesium lead halide perovskite nanocrystals”為題，于2018年10月29日在線發表在NatureCommunications雜志上。
近年來，全無機鉛鹵鈣鈦礦材料由于其優異的光學性質、良好的穩定性以及低廉的成本，在光伏電池、發光二極管（LED）、光電探測等領域受到了廣泛的關注。Cs4PbBr6是一類典型的零維全無機鈣鈦礦材料，其正八面體彼此孤立，具有很強的量子限域效應。然而遺憾的是，這種具有較強激子結合能的鈣鈦礦納米材料，在常溫常壓下并沒有展現出領域可重復的熒光性質（仍存在爭議），極大地限制了Cs4PbBr6鈣鈦礦材料的實際應用。
零維鈣鈦礦材料的發光特性與激子自陷態（ExcitonSelf-trapping）緊密相關，激子自陷態非常依賴于鈣鈦礦體系的維度，維度越低，越容易產生自陷態激子。調控鹵素鈣鈦礦的八面體扭曲程度，可以改善自陷態激子的復合發光，為提升零維鈣鈦礦材料的光學活性提供了有效途徑。
展開 倫敦瑪麗女王大學開發鈣鈦礦材料新生產工藝 提高太陽能電池效率
蓋世汽車訊 據外媒報道，倫敦瑪麗女王大學（Queen Mary University of London）的研究人員開發了一種新工藝，以生產穩定的鈣鈦礦材料，制造更高效的太陽能電池。
（圖片來源：倫敦瑪麗女王大學）
在太陽能電池中，晶體硅是應用最廣泛的材料。然而，由金屬鹵化物鈣鈦礦材料制成的鈣鈦礦太陽能電池，可能成本更低、更高效。現在，鈣鈦礦型太陽能電池在效率方面，可與更成熟的硅基太陽能電池相媲美。關鍵挑戰在于，這種電池存在化學不穩定性。鈣鈦礦材料對水分、氧氣甚至光線都非常敏感，在空氣中會迅速降解。
一種甲脒鈣鈦礦（formamidinium perovskite）材料有助于解決這一問題。這種鈣鈦礦名為FAPbI3，具有純凈的黑色晶體結構，比其他許多鈣鈦礦在化學上更穩定。在太陽能電池中，與現有鈣鈦礦材料相比，其光學特性也更適合高效吸收光線和發電。然而，制造這種黑色的穩定材料并不容易，往往會形成不適合太陽能電池的黃色相。
在此項研究中，研究人員提出一種制造FAPbI3的新工藝。制造FAPbI3的挑戰之一在于，高溫（150℃）會導致材料中的晶體拉伸變緊，從而促進形成黃色相。以往的報告中額外使用少量化學物質，以在這些條件下幫助形成FAPbI3。然而，在大規模制造太陽能電池時，很難控制這些添加劑的均勻性和數量，而且加入這些添加劑所產生的長期影響尚不清楚。
此項研究中提出的新方法是，在更低的溫度下（100℃），將FAPbI3薄膜暴露在含混合溶劑的氣溶膠中。研究人員發現，只需一分鐘，就可以形成非常穩定的黑色相FAPbI3。相比之下，其他方法大約需要20分鐘。另外，降低溫度有助于使材料中的晶體“放松”。
展開 
Lumerical案例 | 近紅外鈣鈦礦發光二極管光提取效率優化
在光電子技術迅猛發展的今天，鈣鈦礦基發光二極管（PeLED）以其獨特的材料優勢和廣泛的應用前景，成為學術界和產業界關注的焦點。這類器件不僅具備可調帶隙、高色純度和低溫制備兼容性等突出特性，在近紅外（NIR）光發射領域更展現出巨大潛力。然而，光提取效率（LEE）受限一直是制約PeLED性能提升的關鍵瓶頸。近期，一項發表于《Scientific Reports》的研究通過創新的層厚度優化策略與活性層吸收調控技術，成功將近紅外PeLED的光提取效率提升近20%，在803nm波長處達到42.89%的優異水平，為PeLED的實際應用開辟了新路徑。
PeLED的技術優勢與現存挑戰
1.1鈣鈦礦材料的光電特性
鈣鈦礦材料之所以在光電子領域引發廣泛研究熱潮，源于其一系列優異的物理化學性質。這類材料具有可調的帶隙結構，通過組分調控可實現從紫外到近紅外全光譜范圍的光發射；同時具備高色純度，其電致發光半高寬（FWHM）僅為有機材料的1/3至1/4，這對于顯示和傳感應用至關重要。此外，鈣鈦礦材料還擁有長載流子擴散長度、低激子束縛能以及與低溫制備工藝的良好兼容性，這些特性使其在太陽能電池、激光器和傳感器等領域均展現出卓越性能。
在發光二極管應用中，鈣鈦礦材料與傳統有機發光材料（OLED）相比具有顯著優勢。由于鈣鈦礦材料中載流子相互作用的激子性質較弱，無需應對OLED中占比75%的三重態激子非輻射復合問題，這為提高器件效率奠定了材料基礎。理論上，若內部量子效率（IQE）接近單位值，PeLED中光功率模式占光源總光功率的比例可達55%，遠高于OLED的光回收效率。
1.2光提取效率：PeLED面臨的核心挑戰
盡管PeLED在材料特性上具有優勢，但其光提取效率卻受到嚴重限制。
展開 《自然·通訊》北京大學在高效鈣鈦礦太陽能電池研究方面取得系列進展
自2009年以來，有機無機雜化鈣鈦礦材料在能源、光伏、化學、材料物理等領域引起了廣泛關注，其具有的帶隙連續可調、光吸收系數高、載流子擴散距離長、制備方法簡單等優異特性，使它成為發展下一代光伏器件的理想光吸收材料。僅僅歷經不到10年的發展，鈣鈦礦薄膜太陽能電池的能量轉化效率記錄就已經迅速增至23.3%，發展速度為各類太陽能電池之最。在化學組成上，有機無機雜化鈣鈦礦材料具有ABX3型的晶體結構。其中A位甲脒離子含量高于95%，同時X位溴離子含量低于5%的FAPbI3基鈣鈦礦材料，其帶隙低于1.55 eV，在已經發展的各種鈣鈦礦材料成分配比中最接近于單節太陽能電池的理想帶隙。目前，兩步法制備的太陽能電池器件長時間工作穩定性要普遍低于一步法，這是由于傳統兩步法制備難以獲得含有堿金屬離子的鈣鈦礦薄膜。
由俞大鵬院士領導的北京大學物理學院“納米結構與低維物理”研究團隊在這一問題上取得系列進展。該團隊趙清教授與合作者以傳統兩步法為基礎，設計提出了鈣鈦礦籽晶誘導生長的兩步旋涂法，通過在碘化鉛薄膜中引入含銫鈣鈦礦籽晶，使籽晶提供后續鈣鈦礦生長的成核位點，引導高質量薄膜生長，解決兩步法中無機陽離子的有效摻雜問題。通過籽晶誘導，可實現對成核和晶粒大小的精確調控，有效摻入無機Cs離子，器件的能量轉化效率提升至21.7%。同時，器件在AM1.5G太陽光下持續工作140小時后，仍然保持超過60%的初始效率，遠優于傳統兩步法數小時的穩定性。
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
【引言】
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。
【成果簡介】
近日，南京工業大學（先進材料研究院）黃維院士、秦天石教授團隊在Advanced Functional Materials雜志上發表了題為“Materials toward the Up-scaling of Perovskite Solar Cells: Progress, Challenges and Strategies”的綜述性文章，第一作者為王芳芳副教授。在這篇綜述中，作者首先介紹了鈣鈦礦光伏器件和組件的結構，然后從各個功能層材料的角度詳細探討了近年來大面積鈣鈦礦光伏器件的研究進展、目前的問題和解決策略，包括鈣鈦礦材料，空穴傳輸材料，電子傳輸材料和電極材料。此外還分析了影響鈣鈦礦光伏器件穩定性的幾點關鍵因素。最后對大面積鈣鈦礦光伏器件的發展和策略進行了總結和展望。文中關于大面積鈣鈦礦電池產業化方面得到了合作單位京東方科技集團李新國、吳曉博士的建議。
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 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 LED｜研究人員利用MOF結構穩定鈣鈦礦納米晶體，進而改善LED的性能
洛斯阿拉莫斯大學前 JR Oppenheimer 博士后研究員 Hsinhan Tsai 補充說：“這之前，業界曾展示過基于將鈣鈦礦納米晶體固定在MOF結構概念制作的粉末材料，不過這次，我們第一次成功將其集成為LED的發光層。”
之前所有制作納米晶體LED的嘗試都因納米晶體退化回不想看到的體相狀態而以失敗告終，也正是這一原因，納米晶體用于實用LED變得不可能。這種體相的大塊材料由數十億個原子組成，而處于納米相的鈣鈦礦等材料則僅由幾個到幾千個原子組成，因此其表現出非常大的不同。
在該研究小組提出的新方法中，他們在MOF矩陣結構內制造鈣鈦礦納米晶體以穩定這種發光材料的發光性能，實際看起來好像納米晶體被“鐵絲網”裹住。他們使用框架中的鉛節點作為金屬前體，使用鹵化物鹽作為有機材料。這里鹵化物鹽溶液含有甲基溴化銨，它與骨架中的鉛反應，并陣列內的鉛核周圍組裝成納米晶體。這種陣列結構可以讓納米晶體保持分離，因此它們不會相互作用和降解。這種方案使用溶液涂布的方法，成本上遠低于當前廣泛用于無機LED的真空處理方法。
“在這項工作中，我們首次證明了在MOF中制作穩定的鈣鈦礦納米晶體，進而形成穩定LED的方案，”洛斯阿拉莫斯國家實驗室集成納米技術中心的科學家Wanyi Nie說，“我們可以借助這種方案制作出不同顏色的LED，并提高顏色純度、增加光致發光量子產率，這些都是衡量鈣鈦礦材料發光性能的指標。”
該研究團隊使用位于阿貢的DoE科學用戶設施辦公室的高級光子源 (APS)進行時間分辨的X 射線吸收光譜測量，這種技術能夠讓他們了解鈣鈦礦材料隨時間的變化規律。據此，研究人員能夠在電荷穿過材料時跟蹤電荷，并了解發光時伴隨產生的重要信息。
展開 突破：可穿戴鈣鈦礦太陽能電池效率15%！
近年來，金屬有機雜化鈣鈦礦太陽能電池以其優越的光電轉換性能受到廣泛關注，為其作為電源應用于可穿戴電子設備提供了可能。然而到目前為止，柔性鈣鈦礦太陽能電池尚未能實際應用于可穿戴電子設備中。其重要原因之一是鈣鈦礦材料本身的易脆性，導致大面積電池效率重現性差和無法適合復雜的人體動作。
在科技部、國家自然科學基金委和中國科學院的大力支持下，中科院化學研究所綠色印刷重點實驗室研究員宋延林課題組科研人員近年來在印刷制備鈣鈦礦晶體及電池器件方面開展了研究。他們在印刷制備鈣鈦礦材料方面取得進展，實現了相比傳統工藝更環保的噴墨打印制備(J. Mater. Chem. A 2015,3, 9092-9097)；通過控制打印過程實現了鈣鈦礦單晶材料的可控生長(Sci.Adv.,2018,4,eaat2390;Small,2017,13,1603217)。基于電池器件圖案化設計也取得系列進展(Adv. Mater. 2018,30,1804454; Adv.Energy Mater., 2018,8,1702960.; Nano Energy, 2018,46:203-211; NanoEnergy, 2018,51:556-562)，并通過納米組裝-印刷方式制備蜂巢狀納米支架作為力學緩沖層和光學諧振腔，從而顯著提高了柔性鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率和力學穩定性(Adv.Mater.2017,29,1703236)。
在上述研究的基礎上，他們受自然界中珍珠質結晶機理及結構的啟發，引入兩親性彈性結晶基質到鈣鈦礦前驅體溶液中，以解決鈣鈦礦晶體薄膜的脆性問題。研究表明，通過調控摻雜量可實現鈣鈦礦晶體的垂直并聯結構生長，消除了橫向晶界對于器件效率的影響。同時，該結晶方式形成的彈性“磚泥”結構在力學穩定性上實現突破，首次實現平面薄膜的可拉伸功能。
展開 
武漢理工：一種簡單環保、可大批量制備鈣鈦礦發光材料的方法！
鈣鈦礦材料具有一系列優良的性質，但其較差的穩定性限制了其應用。鈣鈦礦是一種離子晶體，其不穩定性的來源主要來自于其結構本身的不穩定性，以及環境對其降解導致的不穩定性，其中包括溫度穩定性、光穩定性和水穩定性，特別是對水極為敏感的性質嚴重阻礙了鈣鈦礦材料的應用。這一現象引起了廣泛的關注，因此解決鈣鈦礦穩定性問題刻不容緩。
近日，武漢理工大學謝毅課題組提出了一種水誘導相轉變無配體制備鈣鈦礦發光材料的方法，合成棒狀CsPb2Br5嵌入的Pb（OH）Br材料，其具有出色的穩定性。有趣的是，鈣鈦礦樣品浸泡在水中后，經歷了從CsPbBr3和Cs4PbBr6到CsPb2Br5的相變和從納米板到微米棒的形狀轉換，從而導致了棒狀CsPb2Br5嵌入的Pb(OH)Br的形成。
更為有趣的是，經歷泡水之后樣品的PL強度不僅沒有下降，反而大大提高。相比于水處理前，泡水處理后樣品PL強度和光致發光量子產率分別提高了6倍和11倍，且具有非常優異的耐水、高溫、紫外光穩定性。
相關論文以題“
Water-Triggered Transformation of Ligands-Free LeadHalide Perovskite Nanocrystals-Embedded Pb(OH)Br with Ultrahigh Stability
”發表在ACS Applied Material &Interfaces上。
展開 錫摻雜的二維鉛—鹵鈣鈦礦中的寬帶非本征自陷態激子發光
【背景介紹】
鈣鈦礦型復合氧化物ABO3是一種具有獨特物理性質和化學性質的無機非金屬材料。具有鈣鈦礦結構的有機-金屬鹵化物雜化晶體是一類新型材料，主要用于太陽能電池。除了作為有效的太陽能電池光吸收劑之外，科學家們也開始探索其它用途。作為發光體，鈣鈦礦表現出獨特的發光性質（窄帶發射、光譜可調性和高量子效率等），從而應用于微型激光器和發光二極管（LED）中。然而，鈣鈦礦的發光效率依賴于可以在空間上限制激子的納米結構，進而降低載流子/激子遷移期間非輻射復合的可能性，但載流子的晶界散射導致納米晶通常面臨電荷傳輸不良的問題。二維（2D）鈣鈦礦具有有機層和無機層交替和周期性排列的天然量子阱結構，這種量子阱結構被認為有前景的LED發光器，但是室溫下2D鈣鈦礦的低光致發光量子產率（PLQY，通常 < 1％）是實現高性能LED的瓶頸。
目前，主要通過采用合適的有機銨陽離子來設計低維（0D至2D）鈣鈦礦的晶體結構來調節光譜覆蓋范圍和發光效率。但這會導致有機和無機組分之間的尺寸不匹配、金屬鹵化物八面體的嚴重結構變形，不利于發光量子效率的提高。值得慶幸的是錫和鉛具有類似電子結構和與離子半徑，這允許錫容易地在鉛基鈣鈦礦中摻雜或合金化，且沒有摻雜濃度限制。但是痕量的錫摻雜未能顯著調整3D鈣鈦礦中的發光特性，因為Sn摻雜僅略微縮小帶隙，并且在這些3D鈣鈦礦中帶邊發射占主導地位。在3D鈣鈦礦中，即使激子局域化和極化子效應可能存在，但由于這些效應很弱，無法將激子作為陷阱態進一步限閾。而在低維鈣鈦礦中，激子易顯示出自陷的傾向，人為摻雜為促進激子的自陷提供了新的機會。目前，利用雜質誘導自陷態發光的現象在鉛鹵鈣鈦礦材料中尚未被報道。
展開 量子點｜韓國團隊開發高效鈣鈦礦量子點電致發光材料
CINNO Research產業資訊，韓國光州科學技術院(GIST)高等光技術研究所Lee Changyeol博士研究小組6月10日宣布，已經成功開發出大氣及化學穩定性大幅提升的鈣鈦礦量子點材料。研究組通過噴墨印刷制程實現了分辨率為1微米(um)的白色電致發光器件。
根據韓媒heraldcorp報道，鈣鈦礦量子點材料具有較高的發光效率和高純度，作為可替代OLED的新一代顯示材料備受矚目。
但是鈣鈦礦量子點材料因其離子結合特性，在水分、氧氣、極性溶劑中很容易被分解，導致很難維持長時間發光效率和色純度。且無法采用高分辨率面板所需的光刻（Photolithography）制程。
研究小組在通過沉淀法合成的鈣鈦礦量子點溶液中加入光引發劑和光橋配體，提高了鈣鈦礦量子點溶液及薄膜的穩定性。
利用調節鈣鈦礦量子點溶液中配體的流體元素，開發了可以噴墨打印的綠色和紅色鈣鈦礦量子點墨水，并使用它們實現分辨率為1微米(um)的白色電致發光器件。
Lee Changyeol博士表示，此次研究成果為鈣鈦礦量子點材料的新一代顯示商用化邁出了重要一步。”
展開 :多功能小分子+無反溶劑，CsFAPbI3鈣鈦礦電池效
【引言】
有機無機雜化鈣鈦礦太陽能電池因其高的光電轉換效率及簡單廉價的制備工藝，在光伏領域掀起了新的研究熱潮，是當前發展最快的新一代薄膜光伏器件。短短幾年內，基于當前主流的FA/MA混合陽離子體系的鈣鈦礦電池效率已經達到22.7%，與商業化的晶硅太陽能電池相當。然而制約其進一步發展及應用的主要問題包括：MA陽離子的存在制約了器件的穩定性（濕穩和熱穩）；反溶劑工藝難以實現大面積器件的制備；低溫制備得到的多晶鈣鈦礦薄膜晶界和界面處存在大量缺陷，誘導載流子非輻射復合，易于產生離子遷移及水/氧滲透等，嚴重影響器件的性能及穩定性。這些因素為鈣鈦礦材料和分子添加劑工程設計提供了指導，尤其是增強鈣鈦礦層與空穴傳輸層之間的界面接觸。近年來已有研究主要集中在穩定的FAxCs1-xPbX3成分的鈣鈦礦材料中，然而光電轉換效率都低于18%。為了獲得更高的電池性能，必須同時改善薄膜質量并增強鈣鈦礦層與電子和空穴傳輸層的界面接觸。
【成果簡介】
近日，洛桑聯邦理工大學Michael Gr?tzel教授團隊提出多功能分子設計策略來調控鈣鈦礦的結構和性能。團隊選用穩定的FA0.9Cs0.1PbI3鈣鈦礦組分作為光吸收層，設計了多種小分子調節劑，分別為S、N及雙功能SN (分子結構見圖1)，設計思路為使用能與鈣鈦礦特定組份相互作用的硫醇基和胺基來功能化疏水芳香團。團隊研究發現N能有效抑制A位陽離子空位缺陷，S能顯著增加晶粒尺寸并鈍化表面未配位的Pb(II)離子，并采用獨特的互變異構形式連接這兩個功能基團進而獲得雙功能SN，同時增強了鈣鈦礦的晶粒尺寸和結晶度，減少了界面和表面的缺陷，有效改善了鈣鈦礦電池光伏性能。
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