二維（2D）Ruddlesden-Popper（RP）型雜化鈣鈦礦半導(dǎo)體，因其優(yōu)異的穩(wěn)定性和光電性能，得到了該領(lǐng)域科研人員的廣泛關(guān)注。中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所博士研究生張旭等在薄膜硅太陽電池研究組（DNL1606）研究員劉生忠和陜西師范大學(xué)教授趙奎指導(dǎo)下，在二維鈣鈦礦結(jié)晶動(dòng)力學(xué)研究中取得新進(jìn)展，相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）上。

 

　　該研究利用高能同步輻射技術(shù)，通過實(shí)時(shí)追蹤二維鈣鈦礦前驅(qū)體溶液反應(yīng)形成固態(tài)薄膜這一過程中的相轉(zhuǎn)變行為，研究了基底溫度和溶劑性質(zhì)對二維鈣鈦礦結(jié)晶動(dòng)力學(xué)、薄膜相純度、量子阱排列取向和光伏性能的影響。科研人員發(fā)現(xiàn)，二維鈣鈦礦相純度和晶體取向的有序性降低，主要是由于前“驅(qū)體-溶劑”這一中間態(tài)形成時(shí)，鈣鈦礦的成核能壘的增加導(dǎo)致的。因此，基底誘導(dǎo)二維鈣鈦礦的成核生長，是形成高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜的關(guān)鍵。科研人員通過基底誘導(dǎo)結(jié)晶，抑制前“驅(qū)體-溶劑”中間態(tài)的形成，促使二維量子阱采取了垂直取向，使其在熱力學(xué)上更加穩(wěn)定，并且進(jìn)一步提高了晶體相純度。由于高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜可大幅提高太陽電池的光電轉(zhuǎn)化效率，因此該研究為制備高質(zhì)量低維鈣鈦礦薄膜以及高性能光電器件提供了理論根據(jù)，將有助于推動(dòng)鈣鈦礦太陽電池進(jìn)一步走向商業(yè)應(yīng)用。

 

　　上述研究工作分別得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、中央高校基金、教育部“111引智計(jì)劃”、“千人計(jì)劃”項(xiàng)目的資助以及康奈爾大學(xué)高能同步輻射光源的幫助。

 

大連化物所二維鈣鈦礦太陽電池研究取得新進(jìn)展