超大尺寸单晶钙钛矿晶体制备成功

2015-10-21 光学工程

　　作者：中国光学工程学会（微信号：gh_78a2bdc79040），中高会产学研合作协调部（微信号：CHINA-HI-TECH-IA）

　　

　　近日，由中科院大连化物所刘生忠研究员带领的团队与陕西师大合作，利用升温析晶法，首次制备出超大尺寸单晶钙钛矿CH3NH3PbI3晶体，尺寸超过2英寸（71毫米）。这是世界上首次报道尺寸超过0.5英寸的钙钛矿单晶。相关成果在线发表于《先进材料》期刊上。

　　

　　近年来的研究发现，具有钙钛矿晶体结构的甲氨基卤化铅材料CH3NH3PbX3 (X=Cl, Br, I)，在光伏材料、激光材料和发光材料等方面展现出极大的应用价值，成为国际上材料研究的热点之一。

　　

　　刘生忠团队发展了大尺寸钙钛矿单晶生长方法，并成功制备出超大尺寸单晶钙钛矿CH3NH3PbI3晶体，尺寸超过2英寸（71毫米）。通过室温下的高分辨X—射线衍射、光学测试，发现CH3NH3PbX3（X=Cl, Br, I）钙钛矿晶体材料具有很高的结晶质量和更好的光吸收范围（相较于薄膜样品），并首次发现它在402纳米处的发光峰。此外，它比薄膜材料具有更高的热稳定性。

　　

　　《先进材料》的一位主编高度评价这项工作：该论文首次报道了尺寸大于0.5英寸的钙钛矿单晶。钙钛矿单晶显示了更好的热稳定性、更宽的光吸收范围、较低的空穴浓度以及较高的载流子迁移率。可以预期采用单晶制作的钙钛矿太阳能电池可以获得更好的光电转换效率；同时由于晶体的完整性和较少的缺陷，单晶器件也具有更佳的稳定性。这位主编说，由于单晶材料是现代半导体工业、电子工业和光电工业的基础，具有优良性能的钙钛矿单晶材料有可能实现对多晶钙钛矿基器件的革新，推动光电器件的新一轮革命。