[01638797]高性能、高稳定性钙钛矿光电材料与器件

1、钙钛矿晶体研究 ①大尺寸钙钛矿单晶的制备、切割及性能研究 在研究钙钛矿前驱体在溶液体系溶解特性的基础上,提出并使用升温析体法制备钙钛矿晶体,该方法具有生长速度快的优势,可在短时间内获得大尺寸晶体。研究表明,采用该方法获得晶体具有超低的缺陷态密度和高的载流子寿命,适用于高性能光电器件的研究。相关工作发表在Advanced Materials, 2015 27, 5176,受到《Advanced Science News》网站的高度评价。这篇文章也被WEB OF SCIENCETM 选为ESI“高被引论文”（top 0.1%）和“热点论文”（top 1%）。相似的单晶制备方法还可用于制备全可见光谱范围内带隙可调的钙钛矿晶体,拓展了其在发光、激光领域的应用,该成果发表在Journal of Materials Science C,2014,6,9172。 ②创建了高性能大尺寸钙钛矿单晶制备、单晶薄片及光电器件制备技术 目前半导体单晶均需加工减薄才能加以应用,存在碎片率高、出片率低、材料损失多、几何尺寸控制水平低等问题。本项目创制了空间限制微反应器,创建了厚度和形状可控的直接生长大面积超薄钙钛矿单晶片方法。开发了逆温析晶法制备钙钛矿单晶技术,获得了优良稳定性的大尺寸钙钛矿单晶。首次制备了钙钛矿单晶光电器件,光探测响应速度较微晶薄膜器件提高了200倍,且稳定性得到了显著提高。以上研究成果对钙钛矿材料的规划应用具有重要的应用价值。相关研究成果发表在Advanced Materials, 2016, 28, 9204。MaterialsViews编辑部在《MaterialsViews China》发表文章,对该工作给予了高度评价。 ③率先开发了规模集成电路钙钛矿光电器件,证实了该材料在电子领域的应用潜力。 2、突破性地构建高性能柔性及刚性钛矿太阳能电池 ①发展了真空交替沉积法在低温下沉积钙钛矿薄膜的技术,避免了溶剂及大气中污染成分对钙钛矿的破坏。该工作的创新点在于提高了钙钛矿薄膜制备的可控性,制备出大面积高效高稳定的电池,未封装的电池在62天测试中保持原有效率的91%。该成果发表于Journal of Material Chemistry A, 2015,3,9401。 ②发展了柔性钙钛矿薄膜电池,电池效率达到15.07%,比之前的世界纪录增加了25%。该工作主要创新点在于开发了低温下制备钙钛矿电池中电子传输材料的方法和工艺,利用该技术,刷新了柔性钙钛矿薄膜电池的世界纪录。该成果发表于Energy ＆ Environmental Science, 2015,8,3208,被编辑选为“HOT Paper”。 ③设计了低温溶液加工、高电子迁移率的离子液体界面材料,解决了钙钛矿电池中电荷在界面处积累的关键问题,揭示了钙钛矿电池中电流-电压滞后效应的机制,使柔性钙钛矿电池效率突破世界纪录达到16.09%。成果发表在Advanced Materials, 2016, 28, 5206。 MaterialsViews编辑部在《MaterialsViews China》撰文,对该工作给予了高度评价称“为实现低成本、大面积柔性钙钛矿太阳能电池提供了切实可行的途径”。 ④探索了离子液体对金属氧化物界面材料的改性机制,提高了界面材料的电子迁移率,对钙钛矿薄膜的缺陷进行了钝化,研究发现离子液体与界面材料和钙钛矿均能形成化学键,打通电池的电荷传输通道,避免了电荷在界面处积累,消除了平面型钙钛矿电池中滞后效应,从而刷新了该类电池效率的世界纪录,电池效率达到19.62%,且未封装的电池两个月后的认证效率仍高达19.42%。研究成果发表在Energy ＆ Environmental Science,2016,9,3071。