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【突破】大连化物所在柔性钙钛矿单晶薄片研究中取得进展

导读: 近日,中国科学院大连化学物理研究所洁净能源国家实验室太阳能研究部硅基太阳能电池研究组研究员刘生忠带领的团队与陕西师范大学合作,在钙钛矿单晶薄片材料的生长和应用领域取得新进展。

   近日,中国科学院大连化学物理研究所洁净能源国家实验室太阳能研究部硅基太阳能电池研究组研究员刘生忠带领的团队与陕西师范大学合作,在钙钛矿单晶薄片材料的生长和应用领域取得新进展,相关研究成果发表在《先进材料》(Advanced Materials DOI:10.1002/adma.201601995)上。

  钙钛矿材料由于具有极长的载流子传输距离、极低的缺陷态密度、较高的光吸收系数等特点,是优异的光伏、光电、激光和发光材料。目前,经过NREL认证的钙钛矿太阳电池光电转换效率达到22.1%,已接近晶体硅太阳能电池的效率;同时,基于钙钛矿材料的各种光电器件在光电领域也具有广阔的应用前景。但是,微晶钙钛矿薄膜中存在很多晶粒、晶界、孔隙和表面缺陷,是进一步提高太阳能转换效率及其它光电器件性能需要解决的关键问题。前期工作中,DNL1606组首次利用升温析晶法成功制备出尺寸超过两个英寸的甲胺基钙钛矿单晶晶体CH3NH3PbX3(X=Cl、Br、I)(Liuetal,Adv.Mater.2015,DOI:10.1002/adma.201502597)和大尺寸甲眯基钙钛矿单晶体及光电器件CH(NH2)2PbI3(Liuetal,Adv.OpticalMater.2016,DOI:10.1002/adom.201600327),这些大尺寸钙钛矿单晶体在研发高性能光电器件方面显示出明显的优越性。

  根据半导体行业对于钙钛矿单晶片的市场需求,该研究团队首次利用流动溶液微反应系统,实现了厚度和形状可控的钙钛矿CH3NH3PbI3单晶薄片的制备。与微晶钙钛矿光电器件相比,用钙钛矿单晶薄片组装的集成电路型光探测器具有更好的光响应和更高量子效率,且光谱响应范围更加宽广。同时,该集成电路型光探测器在工作稳定性方面也具有明显的优势。

钙钛矿

  上述研究工作得到中央高校基金、长江学者和创新团队“111计划”以及“千人计划”项目的资助。

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