大尺寸、高品质晶体增强钙钛矿的电荷传输性能

译海撷英

大尺寸、高品质晶体增强钙钛矿的电荷传输性能

最近的三项研究显示，制备尺寸大、结晶度好的钙钛矿晶体有可能成为制备更大更好的钙钛矿太阳能电池的一种有效方式。

钙钛矿材料价格低廉、制备方便，并且具有可与晶体硅等性能卓越的半导体相媲美的光电转换效率。传统的钙钛矿电池多使用多晶甲基氨基碘化铅膜。典型的微小晶体内，电场荷电载体在撞到晶体缺陷和晶界前，其平均运动距离小于1μm，这抑制了电池性能的发挥。

现在，研究人员已经能够制备出高品质的毫米级的晶体，电荷载体在其中可以持续自由运动几十微米而不会遇到障碍。据介绍，几乎所有的实验室均能利用简单、廉价、溶液基技术方案制备该类钙钛矿晶体。

两个研究小组对自己制备的低缺陷密度、大尺寸单晶钙钛矿中的电荷传输进行了研究。由洛斯阿拉莫斯实验室的Aditya D.Mohite 和Hsing-Lin Wang领导的另外一个研究小组，制备了多晶钙钛矿薄膜（晶粒尺寸为厘米级别），基于该薄膜的太阳能电池的光电转换效率达到18%。

美国国家可再生能源实验室从事钙钛矿研究的Joseph J.Berry指出，钙钛矿太阳能电池的最高光电转换效率为20.1%，该电池使用了尺寸较小的钙钛矿晶体。Berry认为，太阳能电池不仅仅是最好的材料，而且是一项非常引人注目的进步，只不过要彻底激发出其性能还需要大量的研究工作。

沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学的Osman M.Bakr领导了单晶钙钛矿材料的研究，他认为，新的高品质晶体有助于更好地理解钙钛矿材料的基本特性，这些特性之前一直被材料中的缺陷所掩盖。

钙钛矿晶体也可用于其他设备，如发光二极管、激光器，甚至辐射探测器，这在内布拉斯加大学林肯校区的Jinsong Huang及其同事所发表的研究成果中已得到了证实。