澳大开发二维钙钛矿技术有新突破 可制备高效稳定太阳能电池器件

纯相准二维钙钛矿材料制备

澳门大学应用物理及材料工程研究院与南京工业大学联合开发纯相准二维钙钛矿材料制备技术,制备了高效稳定的太阳能电池器件。相关研究成果已于国际着名期刊《自然能源》(Nature Energy)上发表。

金属卤化物钙钛矿材料由于其优异的光电子特性和低成本,现已成为太阳能电池和发光领域最具革新性的材料体系。然而由于常规使用的三维(3D)钙钛矿,天然的不稳定,极大阻碍了基于这类钙钛矿材料所开发的光电子器件商业化进程。最近研究发现若在钙钛矿前驱体溶液中,添加适量的长碳链有机阳离子,可以让所沉积的钙钛矿薄膜维度从3D变成准二维(2D)。由于2D表面长碳链层的保护,材料的稳定性会获得大幅的提升。然而由于钙钛矿结晶过程中的热动力学分布,以前报导的溶液法制备的2D钙钛矿薄膜,是由不同厚度量子阱组成的混杂结构,里面存在的近三维钙钛矿还是会在很大程度上削弱材料总体的稳定性。因此,到目前为止,如何制备纯相的准二维钙钛矿薄膜仍然是该领域迫切待解的难题。

有鉴于此,澳大应用物理及材料工程研究院研究人员梁超与南京工业大学同行合作,通过钙钛矿结晶动力学机理探测和强的离子配位作用,已首次开发一种制备方法,可以沉积纯相的准二维钙钛矿薄膜,克服了之前二维钙钛矿纯相制备的领域瓶颈,并基于纯相2D钙钛矿,制备了高效稳定的太阳能电池器件。

有关研究在澳门大学应用物理及材料工程研究院副教授邢贵川、南京工业大学教授黄维和陈永华指导下完成。澳门大学应用物理及材料工程研究院助理教授陈石也做出了重要贡献。研究得到澳门特别行政区科学技术发展基金(檔案编号:116/2016/A3,091/2017/A2,014/2017/AMJ)、澳门大学(檔案编号:MYRG2018-00148-IAPME)和国家自然科学基金(檔案编号:61935017, 91733302)资助。

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