卤化物钙钛矿金属位铋离子掺杂的调控研究进展

高性能金属卤化物钙钛矿太阳能电池目前正从实验室研发向工业生产转型,并在未来全球能源领域展示了其不可估量的应用价值。为了实现高性能的金属卤化物钙钛矿太阳能电池,钙钛矿材料作为有源工作层,其性能的提高和优化过程经过了十几年,并已取得巨大的进步。本文以高性能卤化物钙钛矿中金属位铋离子掺杂的调制研究为重点,系统总结了卤化物钙钛矿薄膜的发展和常规制备工艺。研究表明,三元阳离子钙钛矿可以抑制黄相的形成、改变晶粒尺寸、提高稳定性等特点,成为未来高性能钙钛矿光电器件的首选。文章还对铋离子(Bi^(3+))掺杂钙钛矿体系进行了讨论,研究发现Bi3+的特殊电子结构和无毒化学性质,不仅能够提高钙钛矿的稳定性,还能灵活调控钙钛矿的光电性能,从而实现铋离子掺杂的高性能钙钛矿太阳能电池。结合目前卤化物钙钛矿太阳能电池的研究现状,我们可以预见在未来的器件优化过程中,可以将铋离子掺杂策略与三元混合阳离子钙钛矿相互结合。最后,我们展望了实现高性能金属卤化物钙钛矿太阳能电池的几个潜在研究方向。

卤化物钙钛矿单晶及光电探测器:研究进展和挑战

近年来,由于金属卤化物钙钛矿材料展现出了优异的光学和电学特性(如高吸收系数、长载流子扩散长度、小激子结合能、高缺陷容限、可调带隙等性质),以及其具有低成本的溶液制备工艺,使其在光探测、光电转换和光发射等领域取得了巨大的科研进展。与钙钛矿多晶薄膜相比,钙钛矿单晶具有更长的载流子寿命、更高的载流子迁移率、更长的扩散长度、更低的陷阱密度等优势,从而促进了近十几年来钙钛矿单晶制备和优化的相关研究,并将高质量卤化物钙钛矿单晶广泛应用在光探测等重要应用领域。在这篇综述中,我们聚焦基于不同形式、不同化学组分卤化物钙钛矿单晶(包括单晶块体和单晶薄膜)的光电探测器技术领域的最新进展,首先系统综述了卤化物钙钛矿单晶的制备和优化进展,重点关注了三元阳离子杂化钙钛矿单晶的最新进展,然后全面介绍了基于钙钛矿单晶的各类型光电探测器研究现状,最后总结了卤化物钙钛矿单晶光电探测器研究领域目前面临的挑战并进行了展望,有望推动该领域的快速进步和发展。