将氧化成SN IV物种,通过电子陷阱的不良形成和材料的P掺杂导致性能大幅下降。[6]先前的研究报道了这种氧化的许多起源,例如溶剂[7,8]处理条件[9],甚至是通过在锡贫乏环境中占比例的。[10]停止这种氧化是实现高效且稳定的锡卤化物PSC的要求之一。因此,已经进行了几项试验,以应对SN II的氧化。这些包括使用新的溶剂系统来避免二甲基硫氧化物(DMSO)氧化[11],[11]使用还原剂消除SN IV的含量,例如金属sn粉[12]或下磷酸[13]或介入添加剂来减轻诸如Snn IV的形成,snf snf,snf,snf snf snf snf snf。[6,14]
摘要 金属卤化物钙钛矿是一类因具有优异的光电性能而成为光电探测器和太阳能电池的理想材料。它们的低成本和低温合成特性使其在旨在彻底改变半导体工业的广泛研究中具有吸引力。金属卤化物钙钛矿的丰富化学性质使其可以通过成分工程轻松调整所需的光电性能。此外,使用不同的实验合成和沉积技术,如溶液处理、化学气相沉积和热注入方法,钙钛矿的维度可以从 3D 改变为 0D,每种结构都因其独特的性质而开辟了新的应用领域。维度工程包括形态工程(将 3D 钙钛矿的厚度降低为原子薄膜)和分子工程(将长链有机阳离子掺入钙钛矿混合物中并在分子水平上改变组成)。钙钛矿结构的光电特性包括其带隙、结合能和载流子迁移率,取决于其组成和维度。本文将回顾使用不同成分和尺寸的钙钛矿制成的大量光电探测器和太阳能电池。最后,我们将讨论不同维度的动力学和动力学、其固有的稳定性和毒性问题,以及如何在较低维度上达到与 3D 类似的性能以及如何实现大规模部署。
摘要 卤化物钙钛矿太阳能电池 (PSC) 已成为下一代光伏技术中最有前途的技术之一,为提高效率、降低成本和快速扩展提供了途径。它们的独特属性——包括高吸收系数、可调带隙、缺陷容忍度和低温可加工性——使开发能够超越传统硅基技术的多功能太阳能设备成为可能。最近的突破推动钙钛矿太阳能电池的能量转换效率 (PCE) 在单结电池中超过 27%,在串联配置中超过 34%。然而,仍然存在重大挑战,特别是在长期稳定性、与铅含量有关的环境问题以及商业部署的可扩展性方面。这篇评论文章讨论了卤化物钙钛矿研究的现状,重点介绍了材料设计、设备架构和制造工艺方面的进步,这些进步推动 PSC 走在可再生能源技术的前沿。我们探索了钙钛矿光伏的潜在应用,从串联太阳能电池到柔性、建筑集成和便携式设备,以及它们在克服硅光伏局限性方面的作用。尽管钙钛矿太阳能电池前景光明,但在实现广泛商业化之前,它必须解决持续存在的挑战,例如现实条件下的稳定性和铅毒性。通过研究最近的进展和确定未来的研究方向,这篇评论文章全面展望了卤化物钙钛矿太阳能电池在塑造全球能源系统未来方面的作用。
金属卤化物钙钛矿已成为光电学中改变游戏规则的半导体材料。作为一种有效的微型/纳米制造技术,直接激光写作(DLW)已广泛用于佩洛维斯基特(Perovskites)制造模式,微/纳米结构和像素阵列,以促进其光电的应用。由于钙钛矿的独特离子特性和柔软的晶格,DLW可以引入丰富的光 - 单词相互作用,包括激光消融,结晶,离子迁移,相位分离,光反应和其他过渡,从而启用了植物性质的多样性功能。基于它们的图案结构,钙棍蛋白酶在显示器,光学信息加密,太阳能电池,发光二极管,激光器,光电探测器和平面透镜中都有许多应用,在本综述中对此进行了全面讨论。最后,我们讨论了这个迷人领域的未来发展必须解决的挑战。
这是以下文章的同行评审版本:Brown, A. A. M., Damodaran, B., Jiang, L., Tey, J. N., Pu, S. H., Mathews, N. & Mhaisalkar, S. G. (2020). Lead halide perovskite nanocrystals : roomtemperature syntheses towards commercial viability. Advanced Energy Materials, 10(34), 2001349‑. https://dx.doi.org/10.1002/aenm.202001349,最终版本已发布于 https://doi.org/10.1002/aenm.202001349。本文可用于非商业用途,符合 Wiley 自存档版本使用条款和条件。
从1995年的第一个单一组合CDSE超级晶格开始(图2a),并以1999年的多层Sio 2超级晶格的发现达到顶点(图2B),无机纳米晶体超级晶格的多样性是通过使用良好的良好的良好的良好的方法,可欣赏使用的方法。[13–17]这些具有原子精度的上层建筑继续激励对新型超级晶格的研究。发现CDSE超晶格几乎十年后,多功能超晶格的发展受到平衡纳米级相互作用的困难,例如范德华力,例如范德华力,静电效应,空间排斥力,摩尔的骨骼二波尔相互作用以及氢键。[18]在2002年,Fe 2 O 3纳米晶体和PBSE量子点自组装成具有未经原始的高包装密度的高度有序的3D二元纳米晶体超晶格(图2C)。[15]从那时起,已经利用了15种超过15种类型的二元纳米晶体超级晶格,涵盖了广泛的材料,包括分号,金属和磁性构建块(图2E)。[16]此外,深入的研究证明,二元纳米晶体超级晶格的化学计量法主要由对稳定的纳米晶体的电荷指示,其熵,范德华瓦尔斯,固定剂,固定力和二极管力的贡献较小。在2003年,提出了包装模型来解释超晶格的结构构型并预测可能的布置(图2D)。[19]
光致发光光谱是一种广泛应用的表征技术,通常用于表征半导体材料,特别是卤化物钙钛矿太阳能电池材料。它可以直接提供有关复合动力学和过程的信息,以及单个半导体层、具有传输层的层堆栈和完整太阳能电池中自由电荷载流子的内部电化学电位。正确评估和解释光致发光需要考虑适当的激发条件、校准和将适当的近似应用于相当复杂的理论,其中包括辐射复合、非辐射复合、界面复合、电荷转移和光子循环。本文概述了该理论及其在特定卤化物钙钛矿组合物中的应用,说明了在这些材料中应用光致发光分析时应考虑的变量。
近十年来,卤化物钙钛矿得到了广泛的研究,部分原因是钙钛矿基太阳能电池的能量转换效率得到了前所未有的快速提高。除了太阳能电池之外,基于钙钛矿的光电器件如光电探测器和发光器件也已展示出令人印象深刻的性能,这得益于大的吸收系数、可调的带隙、缺陷容忍度和长的载流子扩散长度。尽管这些领域已经取得了重大进展,但是包括长期稳定性和铅的毒性在内的一些挑战极大地限制了它们的商业化。人们已经付出了巨大的努力,从光物理的基本理解、材料工程和性能优化等方面来解决这些长期存在的问题。本期特刊以“卤化物钙钛矿:从材料到光电器件”为主题,包括一条评论、四篇综述和五篇原创研究文章,涵盖了所有提到的主题。在本期特刊中,熊等人。来自新加坡南洋理工大学的李建军等 [1] 深入评述了基于钙钛矿的激子极化玻色-爱因斯坦凝聚态的研究现状和未来的研究方向。Koleilat 等 [2] 详细总结了维度工程包括形态工程和分子工程如何影响它们的带隙、结合能和载流子迁移率,从而影响光电探测器和太阳能电池的性能。李等 [3] 综述了二维钙钛矿中自陷激子的研究进程,包括自陷激子的起源,如何检测和控制自陷激子以及自陷激子的存在如何影响钙钛矿基光电器件的性能。唐等 [4] 详细评述了自陷激子在钙钛矿中的研究进展,包括自陷激子的起源,如何检测和控制自陷激子以及自陷激子的存在如何影响钙钛矿基光电器件的性能。 [4] 收集了钙钛矿基发光二极管的外量子效率、亮度和稳定性状态等性能矩阵,向读者简要而全面地介绍了该领域。陈等 [5] 总结了下一代硅基串联太阳能电池的可能顶部电池,并进一步提出了有希望的候选顶部电池。梅等 [6] 通过一种简单的一步滴涂法探索了前体浓度如何影响可印刷无空穴导体介观钙钛矿太阳能电池的性能;游等 [7] 通过使用无掺杂聚合物聚(3-己基噻吩-2,5-二基)(P3HT)作为空穴传输层,研究了无机钙钛矿太阳能电池的性能和热稳定性。钟等[8] 采用刮刀涂布法制备宽带隙甲脒溴化铅薄膜,并研究表面活性剂种类对基于所制备薄膜的太阳能电池性能的影响。魏等。[9] 展示了如何通过复合工程制造高效的钙钛矿基发光二极管。Mu 等人 [10] 提出了一种电晕调制装置结构,以在电子束激发下实现钙钛矿量子点中的随机激光发射。本期特刊中出现的十篇文章仅涵盖了这个快速发展的钙钛矿社区最新进展的一小部分。我们希望本期特刊能为卤化物钙钛矿社区提供有用的参考,并激发这些研究领域的更多研究。