钙钛矿结构 [1] 及其几乎无限适应性的衍生物阵列,必须算作材料科学中最重要的结构之一,其基本的 ABX 3(A = 大阳离子;B = 较小的阳离子;X = 阴离子)结构原型有助于铁电、[2] 压电、[3] 超导、[4] 光化学 [5] 和许多其他重要的技术特性。近来,随着混合 [3,6–8] 或全无机卤化物钙钛矿 ABX [9,10] 结构制造技术的快速发展,人们对钙钛矿的兴趣进一步增加。其中 A 是有机或碱金属反离子,B 通常是铅或锡,X 是卤素,这使得具有光学和光伏特性的材料 [11,12] 可用于太阳能电池、[13,14] 离子导电材料、[15] 超级电容器 [16] 和其他储能设备 [17]。然而,块状卤化物钙钛矿具有反应性,容易发生表面水合 [18] 相变 [19,20] 和高缺陷密度 [21],从而降低了其性能和寿命。因此,人们开发出了降维卤化物钙钛矿,重点关注胶体、[22] 二维、[23] 量子点、[24] 以及薄膜中的分子级 [25] 制备。虽然在如此低的维度上形成钙钛矿可以增强一些理想的特性,但也会增加其降解的趋势,尽管表面钝化可以减少薄膜中的分解。[26] 尽管如此,维度在纳米尺度上仍然是设计和微调卤化物钙钛矿物理性质的关键,因为它在决定电子结构方面起着关键作用。[27]
摘要:Perovskites是热化学能量储能应用(TCE)的众所周知的氧化物,因为它们由于非石化计量学而显示出巨大的自发O 2释放潜力。过渡金属的钙钛矿由于其不同的氧化态而是TCE的特别有希望的候选者。重要的是要测试用于TCES应用的钙钛矿的热行为;但是,可以在热分析中使用的样品量受到限制。使用氧化还原循环流经床测试可以提供更现实的方法,因为可以使用大量样品来测试钙钛矿的循环行为。在这项研究中,通过热分析和流动性床测试研究了氧化还原循环下Mn-或Cu取代的SRFEO 3(SRFE 0.5 m 0.5 O 3; M:MN或CU)的氧释放/消耗行为。还通过差异扫描量热法(DSC)计算了钙钛矿的反应焓。cu在SRFEO 3中的取代增加了循环稳定性和氧气释放/摄取能力的显着性能。MN取代也提高了环状稳定性;但是,MN作为FE的替代品的存在并不能改善钙钛矿的氧气释放/摄取性能。
摘要:光伏细胞的演变与制造材料的进步本质上有关。本综述论文对基于硅,有机和钙钛矿太阳能电池的最新发展进行了深入的分析,这些发展是光伏研究的最前沿。我们仔细检查了每个材料类别的独特特征,优势和局限性,强调了它们对效率,稳定性和商业生存能力的贡献。基于硅细胞的持久相关性和晶体结构的最新创新。 有机光伏细胞的柔韧性和低成本产生的潜力进行了检查,而Perovskites的效率显着增长和易于制造。 本文还解决了物质稳定性,可扩展性和环境影响的挑战,从而对这些物质技术的当前状态和未来潜力提供了平衡的观点。基于硅细胞的持久相关性和晶体结构的最新创新。有机光伏细胞的柔韧性和低成本产生的潜力进行了检查,而Perovskites的效率显着增长和易于制造。本文还解决了物质稳定性,可扩展性和环境影响的挑战,从而对这些物质技术的当前状态和未来潜力提供了平衡的观点。
在发现之后的几十年中,科学家发现了在较高温度下变得超导的材料。然而,直到1986年发现的所有超导体的过渡温度都非常低,从而使它们依赖于液态氦气的冷却系统。在1980年代,两位研究人员进入了该领域,并彻底改变了超导性的研究:K。AlexMüller和J. Georg Bednorz,他们当时在苏黎世附近的鲁斯利基(Rüschlikon)的IBM研究实验室工作,苏黎世附近的陶瓷材料,涉及Perovskites,涉及Perovskites,重点介绍其化学物质,以后的型号,并在Felroctric上进行了延误,并以后进行了典型的运输。在1983年初,苏黎世大学教授K.AlexMüller对超导体感兴趣,并开始研究氧化陶瓷。突破是在1986年发现了高温超导体(HTS)的,两名科学家于1987年后的两名科学家获得了诺贝尔物理学奖。在接下来的几年中,发现了更多其他超导陶瓷,其过渡温度低于氮气变为液体的温度(-196º),从而避免了使用氦气冷却的问题。这些新材料的技术应用仍然受到限制,因为陶瓷通常很脆弱。观看有关高温超导性突破性发现的视频。
3D立方混合有机无机性钙钛矿具有ABX 3组成,其中A是有机阳离子,B是金属阳离子,X是卤素阴离子,由于其半导体特性引起了极大的关注。例如,这些材料已经用于生产太阳能电池1,在激光2中,LED 3,作为闪烁体4,用于X射线检测5等。3D混合钙棍需要小的有机阳离子以满足几何需求,并且很少有适当尺寸的有机阳离子。今天研究和应用最多的3D混合钙壶是Mapbhal 3和Fapbhal 3,其中MA =甲基铵,6 Fa = formamidinium,7 Hal = Cl,Br和I.还可以支持(MHY)PBCL 3 8-11和(MHY)PBBR 3 10-12,以及FCH 2 NH 3 PBBR 3 PBBR 3 13的3D结构。乍一看,在阳离子上独立于立方3D混合钙化物的性质相似,但是通过有机阳离子的变化,精确达到了许多重要的成就,即更高的太阳能细胞收获效率,14抑制多态性,15个光燃料散发型,15个光燃料带移位,16个非线性光学特性的外观,非线性光学特性8,12。最近,我们报道了新化合物(AZRH)PBHAL 3(AZRH = Aziridinium Cation,HAL = Cl,Br,I)的合成,似乎是经典的半导体立方体钙钛矿。17拉曼
摘要:二维 (2D) 卤化物钙钛矿表现出独特的发射特性,使其成为下一代发光器件的潜在候选者。在这里,我们结合非绝热分子动力学和时域密度泛函理论来研究载流子复合过程的基本机制。考虑具有不同有机间隔分子、正丁基铵 (BA) 和苯乙铵 (PEA) 阳离子的单层溴化物钙钛矿,我们发现这些材料中温度引起的结构波动与非辐射载流子复合率之间存在很强的相关性。与 (PEA) 2 PbBr 4 相比,(BA) 2 PbBr 4 的几何形状更灵活,导致电子 - 空穴复合更快,载流子寿命更短,从而降低了较软 2D 钙钛矿的光致发光量子产率。相对刚性 (PEA) 2 PbBr 4 中结构波动的减少不仅表明载流子寿命更长,而且表明发射线宽度更窄,这意味着发射光的纯度更高。我们对 2D 钙钛矿中激发态特性的从头算建模传达了材料设计策略,以微调固态照明应用的钙钛矿发射。
摘要:三维有机金属金属卤化物钙钛矿是光电应用的出色材料,由于其特性,解决方案的加工性和成本效益。但是,缺乏环境稳定性极大地限制了它们的实际应用。在本文中,作者报告了使用Divalent N1-甲基丙烷-1,3-二千摩峰(N-MPDA)阳离子作为有机隔离器的稳定厘米长的二维(2D)混合钙钛矿(N-MPDA)[PBBR4]单晶。生长的单晶表现出稳定的光电性能,低阈值随机激光和多光子发光/多谐波生成。使用(N-MPDA)[PBBR4]单晶制造的光电传导装置表现出极好的光反应率(≈124aw-1在405 nm处),约4个幅度的幅度高于高度高于单次有机间隔的2D perovskites,较大的2D perovskites(例如,较大的特定率) (≈1012琼斯)。作为一种光学增益介质,(N-MPDA)[PBBR4]单晶表现出低阈值随机激光(≈6.5µJCM-2),具有角度依赖性窄线宽(≈0.1nm)和高质量因子(Q≈2673)。基于我们的结果,(N-MPDA)[PBBR4]单晶的出色光电优点将提供高性能设备,并充当动态材料,以构建稳定的未来电子产品和基于光电的应用程序。
光学性质的精确知识,特别是折射率的折射率,即折射率/无机钙钛矿,对于推动从这些材料开发的当前pho-to-to-To-To-To-To-To-To-To-To-To-To-To伏设备的性能至关重要。在这里,我们显示了一种可靠的方法,用于确定Mapbbr3薄膜折射率的真实和假想部分和具有平面几何形状的千分尺尺寸的单晶。同时拟合,光发光和光致发光光谱向理论模型明确定义了折射率和晶体厚度。由于该方法依赖于在这些微观结构中发生的光学共振现象,因此它可用于进一步从钙钛矿或其他光学材料中发展出光学微腔。
铅卤化物钙钛矿表现出一系列对光电应用尤其是光伏应用具有吸引力的性质。这些性质包括易于制造钙钛矿薄膜,该薄膜具有极长的载流子寿命和陡峭的吸收起始点,导致吸收系数 > 10 4 cm − 1 ,仅比带隙高出几个 meV。[1] 在铅卤化物钙钛矿家族中,最佳光电性能出现在约 1.5 至 1.8 eV 的带隙范围内,这对于用作串联或三结太阳能电池中的高带隙吸收剂来说是一个非常有用的范围。[2] 在这个带隙范围内,钙钛矿只有 III − V 半导体可以与之竞争,[3] 但其优势是制造成本明显较低。虽然有许多直接半导体具有良好的吸收率和适合光伏应用的带隙 [4],但很少有半导体像铅卤化物钙钛矿一样具有如此低的非辐射复合损失和如此高的发光量子效率。 [5–7] 这不仅可以在单晶中实现,而且也可以在多晶薄膜中实现。 [8] 这些多晶材料性能良好的一个具体原因是铅卤化物钙钛矿的反键价带会导致浅的本征缺陷 [9],并使铅卤化物钙钛矿家族获得了“缺陷容忍半导体”的称号。 [10,11] 目前该技术有两个主要缺点阻碍其商业化:[12] 一是材料的长期稳定性,二是使用有毒元素铅,但铅对于理解优越的光电特性至关重要 [11] 因此很难替代。目前有各种策略可以替代铅、减少铅或将其安全地包含在薄膜内。[13] 在提高稳定性方面,业界越来越重要的一种主要方法是用无机元素(如铯)取代迄今为止通常使用的有机阳离子甲铵或甲脒。[14] 这里的关键挑战是如图 1a 所示的钙钛矿结构(ABX 3 )必须包含适当大小的 A 位阳离子,以稳定钙钛矿结构核心的 BX 6 八聚体。鉴于 Pb 和 I 或(在较小程度上)Br 的尺寸相对较大,A 位阳离子必须足够大。
正如在太阳能电池制备中大热的铅基钙钛矿一样,铋基钙钛矿在直接X射线检测中也表现出了优异的性能,尤其是Cs 3 Bi 2 I 9 单晶(SC)。但与铅卤化物钙钛矿相比,Cs 3 Bi 2 I 9 SC在X射线检测应用方面的一个挑战是难以制备大尺寸和高质量的SC。因此,如何获得大面积高质量的晶片也与Cs 3 Bi 2 I 9 生长方法研究一样重要。这里,使用不同的反溶剂制备多晶粉末,采用反溶剂沉淀法(A),作为对照,还采用高能球磨法(B)制备多晶粉末。制备的两种Cs 3 Bi 2 I 9 晶片的微应变为1.21 × 10 −3 ,电阻率为5.13 × 10 8 Ω·cm ,微应变为1.21 × 10 −3 ,电阻率为2.21 × 10 9 Ω·cm 。基于高质量Cs 3 Bi 2 I 9 晶片的X射线探测器具有良好的剂量率线性度,灵敏度为588 µC∙Gy air s −1 ∙cm −2 ,检测限(LoD)为76 nGy air ∙s −1 。