钙钛矿(Perovski)材料是一类有着与钛酸钙(CaTiO3)相同晶体结构的材料。 钙钛矿材料结构式一般为ABX3,其中A,B是两种阳离子,X 是阴离子。 近200年来,人们对钙钛矿材料的研究从未停止,元素周期表几乎所有的元素都可以占据晶格结构的位置组成钙钛矿。钙钛矿大家族里现已包括数百种物质,范围极为广泛,其中很多是人工合成的。 这类材料具有独特的魅力,其多变的晶体结构可以引申出众多的材料属性:可以是绝缘体、半导体、导体、超导体,可以具有铁电性、铁磁性,铁弹性、催化性、质子传导性、离子传导性、光电性。
近年来,随着对其不断研究认识,钙钛矿材料越来越受到科学家的重视。目前广为人知的应用是利用很多半导体类钙钛矿材料良好吸光性,在太阳能电池上的应用,甚***2016年就有 道称: 钙钛矿将来要全面取代硅晶体材料! 2016年12月的《自然》新闻上,因为看好其在太阳能电池市场的前景,甚***钙钛矿称为值得期待的奇迹材料。
目前被广泛研究的钙钛矿大概可以分为***类:氧化物钙钛矿和金属卤素钙钛矿。
早期的有关钙钛矿的研究和应用主要集中在氧化物钙钛矿,比如燃料电池,光催化还原,光致变色等;而金属卤素钙钛矿则具有更加优异的光电性能,比如:带隙易调节,宽光谱吸收,光吸收系数大,载流子寿命长,荧光效率高等,另外制备途径多样,成本更低廉也是促进其快速发展的重要因素!
自2009年将MAPbBr3 以及MAPbBr3 应用于太阳能电池获得良好的光电转换效率,十年时间里,其效率已经突破22%,逼近理论极限值。 基于在太阳能电池领域积累的经验和材料自身的特点,科学家们又将目光投向了钙钛矿光电探测器,发光二极管的研究,并获得巨大进展! 红光,蓝光,以及绿光器件的效率逐年提升,可见,红外,甚***X射线探测器屡见 道。
据预测,到2030年,光伏发电将占全球新发电容量的近三分之一,而照明占全球用电量的五分之一,钙钛矿材料作为新型的光电材料,无论是在显示照明,太阳能光伏发电,以及光电探测都是目前炙手可热的研究方向。
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