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oe1(光电查) - 科学论文

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  • 高效CsPbBrI?钙钛矿纳米晶太阳能电池的表面配体管理

    摘要： CsPbX3（X=Cl、Br、I）无机钙钛矿纳米晶（PNCs）不仅保持了块体材料的优异光电特性，还具备带隙可调、胶体墨水易加工等纳米材料特性，使其适用于各类电子器件集成并与印刷技术兼容。与传统II-VI和III-V族半导体纳米晶相比，独特的缺陷容忍效应使CsPbX3 PNCs成为极具前景的光电应用材料。纳米晶表面的配体对光电器件性能起关键作用。本研究通过简便的己烷/乙酸乙酯（MeOAc）溶剂处理法调控CsPbBrI2 PNCs表面配体量，系统论证了配体量对太阳能电池器件性能的影响，并首次采用核磁共振（NMR）内标法精确量化配体含量。通过配体量控制显著提升了薄膜质量、电荷转移与传输性能。此外，采用简易退火工艺通过部分晶粒融合改善界面特性。最终采用n-i-p器件结构实现了12.2%的光伏功率转换效率（PCE），这是混合卤素CsPbX3 NCs太阳能电池的最高性能记录。本工作凸显了配体量对纳米晶器件性能的重要影响。

    关键词： 配体量控制，CsPbBrI2，太阳能电池，无机钙钛矿，纳米晶体

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 无机卤化物钙钛矿太阳能电池：进展与挑战

    摘要： 全无机钙钛矿半导体因其卓越的热稳定性近年来备受关注。尽管全无机钙钛矿太阳能电池（PSCs）近年来已取得显著进展，但由于严重的能量损失，其性能仍落后于原型有机-无机钙钛矿电池。因此，通过协同优化钙钛矿薄膜与器件界面来进一步提升全无机PSCs性能的研究备受瞩目。本文综述了基于铅和无铅组分的全无机PSCs最新研究进展，探讨了全无机钙钛矿半导体及载流子传输材料的物理特性，揭示了组分工程与界面修饰的重要作用，最后对全无机PSCs近期的发展前景与挑战进行了讨论。

    关键词： 钙钛矿、无机钙钛矿、铅基钙钛矿、钙钛矿太阳能电池、无铅钙钛矿

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 利用Tran-Blaha修正的Becke-Johnson势高效精确计算卤化物钙钛矿的带隙

    摘要： 我们报道了针对三维（3D）及层状杂化有机-无机钙钛矿（HOPs）带隙预测的Tran-Blaha修正Becke-Johnson（TB-mBJ）势能函数的重新优化研究，该研究基于赝势密度泛函理论方法开展。这些材料在未来的光伏和光电子应用领域具有重要前景。我们首先通过大量材料体系的参数优化，确定了一组适用于3D HOPs的参数集；随后研究了层状HOPs的情况。我们设计了一个经验关系式，能以远低于杂化泛函或GW等先进方法的计算成本，实现对任意层间分子间隔层的层状HOPs带隙预测。研究还表明，用Cs原子替代层状HOPs的层间分子链是进行带隙计算的一种经济高效的可行方案。最后，我们讨论了TB-mBJ方法在HOPs应用中的缺陷与局限——特别是其因能带色散变窄而导致有效质量高估的倾向。预期本研究成果可拓展TB-mBJ方法在其他低维材料中的应用。

    关键词： Tran-Blaha修正的Becke-Johnson势，卤化物钙钛矿，计算方法，带隙，密度泛函理论，杂化有机-无机钙钛矿，赝势

    更新于2025-09-23 03:40:48

  • 大晶粒尺寸的逆向生长与稳定的无机钙钛矿微纳米线光电探测器

    摘要： 控制钙钛矿材料与前驱体之间的正向与逆向反应是获得高质量钙钛矿材料的关键。许多技术聚焦于通过正向反应（CsX + PbX2 → CsPbX3）合成纳米结构CsPbX3材料（如纳米线）。然而，无机钙钛矿较低的溶解度及复杂的相变过程使得传统正向方法难以实现纳米线成分与长度的精准调控。本文报道了通过控制CsPb2Br5向CsPbBr3的相变实现CsPbBr3微纳米线（MWs）的自组装逆向生长（CsPb2Br5 → CsPbBr3 + PbBr2↑）。二维结构的CsPb2Br5作为成核位点诱导初始CsPbBr3 MW生长，同时相变过程促进晶体重排并减缓生长速率，从而推动CsPbBr3晶体沿CsPb2Br5二维平面定向生长?；诟媚嫦蛏す菇ǖ腃sPbBr3 MW光电探测器展现出6.44 A W-1的高响应度与约1012 Jones的探测率。更大的晶粒尺寸、高结晶度及更厚的结构能有效缓解钙钛矿的分解/退化，在45%相对湿度的潮湿环境中存储稳定性超过60天，在400 nm光照（~20.06 mW cm-2）下工作稳定性达3000分钟以上。

    关键词： 逆向生长、光电探测器、工作稳定性、无机钙钛矿、微纳米线

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 二维与三维杂化有机-无机钙钛矿发光二极管的磁电致发光响应

    摘要： 我们研究了基于二维(PEA)?PbI?和三维MAPbI?杂化有机-无机钙钛矿的发光二极管在低温下的磁电致发光(MEL)响应。发现MEL呈负效应，即电致发光强度随外加磁场B增强而减弱。此外，MEL(B)响应呈现洛伦兹线型，其线宽取决于所用钙钛矿材料。我们采用"Δg机制"解释该现象：由于电子与空穴旋磁常数g存在差异(Δg)，导致两者进动频率不同，使得注入电子-空穴对的自旋在单重态与三重态构型间振荡。该模型中MEL(B)线宽与自旋寿命及Δg成反比。通过采用100飞秒时间分辨的圆偏振泵浦-探测透射技术直接测量光生电子-空穴对的自旋寿命，验证了该模型的有效性。

    关键词： 混合有机-无机钙钛矿、自旋寿命、Δg机制、发光二极管、磁电致发光

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 含乙胺盐酸盐添加剂的有机-无机钙钛矿薄膜中的二次晶粒生长及其在高效太阳能电池中的应用

    摘要： 钙钛矿多晶的晶界被视为缺陷区域，不仅提供载流子复合位点，还会引发器件性能退化路径。扩大钙钛矿薄膜晶粒尺寸并减少其晶界对于实现高效稳定的钙钛矿太阳能电池至关重要。后沉积热退火和溶剂蒸汽退火是促进晶粒生长的有效方法，但目前对钙钛矿薄膜中晶粒生长机制的认知仍不充分。本研究通过在钙钛矿前驱体溶液中添加乙胺盐酸盐（EACl），开发出一种促进二次晶粒生长的新型添加剂策略。该策略使钙钛矿薄膜形成具有高结晶取向的大尺寸晶粒，显著减少晶界及边界缺陷密度，从而提升薄膜质量、延长载流子寿命并大幅提高光电转换效率（PCE）。对照组器件PCE为18.42%，而添加EACl的器件PCE达到21.07%。

    关键词： 有机-无机钙钛矿，晶体取向，晶粒生长，功率转换效率，太阳能电池

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 红外振动纳米显微技术揭示三元阳离子钙钛矿中的异质阳离子-晶格相互作用与动力学

    摘要： 混合有机-无机钙钛矿展现出卓越的光伏性能。这被认为源于晶格离子与载流子之间近乎液态的低能相互作用。虽然近期研究发现光电响应存在多尺度空间差异，但异质性与软阳离子-晶格相互作用的关系仍不明确。本研究采用多元红外振动纳米成像技术对甲脒（FA）-甲基铵（MA）-铯三阳离子钙钛矿进行分析。通过将FA振动共振作为其局部化学环境的探针，结合组分空间变化、阳离子-晶格耦合强度及其相关的皮秒级振动动力学之间的关联性，我们揭示了局部反应场变化与阳离子-晶格耦合的关联机制。研究将这种晶格异质性收缩归因于铯阳离子的非均匀分布。所观察到的晶格弹性差异导致无序电荷-声子耦合和极化子形成，而控制这一过程对提升钙钛矿光伏性能至关重要。

    关键词： 电荷-声子耦合、红外振动纳米成像、杂化有机-无机钙钛矿、晶格收缩、光伏性能、阳离子-晶格耦合、极化子形成、振动动力学

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 混合维度自组装有机-无机钙钛矿微晶用于稳定高效的光电探测器

    摘要： 尽管有机-无机钙钛矿器件已取得巨大进展，但其在潮湿空气中的不稳定性仍是限制其光电子学实际应用的主要瓶颈。材料工程被认为是解决该问题最直接的策略之一。与钙钛矿薄膜相比，混合维有机-无机钙钛矿微晶因晶界有限且缺陷密度较低而具有相对优异的载流子传输特性，其单个晶体同时兼具二维/准二维钙钛矿的良好湿度稳定性和三维钙钛矿的高光电响应，是开发高性能光电探测器的理想候选材料。本研究采用反溶剂蒸汽辅助法合成了(PEA)2(MA)n-1PbnBr3n+1 (n=1,3,5,∞)钙钛矿微晶，并通过横向结构光电探测器研究了其光电性能。证实(PEA)2(MA)2Pb3Br10和(PEA)2(MA)4Pb5Br16分别为包含二维(PEA)2PbBr4、准二维钙钛矿和三维MAPbBr3单一相的混合维微晶?；谡饬街治⒕У墓獾缣讲馄餍阅芫庞?PEA)2PbBr4微晶器件，且比MAPbBr3器件具有更强的耐湿性。(PEA)2(MA)4Pb5Br16微晶探测器展现出最优性能：响应度达182.63 A/W，探测率达2.51×1014 Jones，增益为5.58×102，可检测低至2.47 nW/cm2的极弱光信号。结果表明，开发混合维钙钛矿微晶是构建高效稳定光电探测器的有效途径。

    关键词： 有机-无机钙钛矿、稳定高效的探测器、混合维微晶、湿度稳定性

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 全无机金属卤化物钙钛矿及太阳能电池研究进展综述

    摘要： 全无机钙钛矿因其相比有机-无机杂化钙钛矿具有更优异的热稳定性，近三年来被视为钙钛矿光伏领域最受关注的研究热点之一。其光电转换效率已达17.06%，重要研究成果数量持续增长。本文系统综述了无机钙钛矿的研究进展，涵盖材料设计、高质量钙钛矿薄膜制备及相不稳定性规避策略，探讨了无机钙钛矿、纳米晶、量子点及无铅化合物体系，并评述了其在刚性与柔性基底上实现的器件性能。重点阐述了低带隙无机钙钛矿立方相稳定化方法——这是实现高效稳定太阳能电池的前提条件。此外，揭示了钙钛矿体相及钙钛矿与电荷选择层界面处的能量损失机制，总结了降低载流子复合损失的现有方案并补充了我们提出的方法。最后评估了无机钙钛矿作为稳定吸光层的潜力，为无机钙钛矿太阳能电池的商业化开辟了新前景。

    关键词： 功率转换效率、太阳能电池、无机钙钛矿、稳定性、能量损失

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 具有高性能和增强相稳定性的0D/3D异质结构全无机卤化物钙钛矿太阳能电池

    摘要： 尽管有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池（PVSCs）在器件效率方面取得了显著提升，但其长期稳定性仍是商业化前的主要问题。为解决这一难题，大量研究致力于采用铯（Cs）基钙钛矿材料（如α-CsPbI3）开发全无机PVSCs。然而，黑相CsPbI3（立方α-CsPbI3和正交γ-CsPbI3相）在室温下不稳定，易转变为非钙钛矿δ-CsPbI3相。本研究通过调控CsI与PbI前驱体的化学计量比，构建由0D Cs4PbI6与γ-CsPbI3组成的异质结构，提出了一种制备稳定黑相CsPbI3的简易有效方法。该异质结构可使全无机PVSCs实现16.39%的高光电转换效率并保持稳定。本研究为开发高性能稳定全无机PVSCs提供了新思路。

    关键词： 太阳能电池、相稳定性、无机钙钛矿、高性能、0D/3D异质结构

    更新于2025-09-19 17:13:59