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科学家制备出新一代无机光电关键材料

2023.6.27

原文地址：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2023/6/503615.shtm

新一代无机光电材料具有低成本、高性能的优势，在光伏发电及柔性显示与照明领域应用潜力巨大。在国家自然科学基金重大研究计划“面向能源的光电转换材料”支持下，科学家基于溶液法制备出新型无机光电材料，并探索新机制、新结构，实现高效、稳定、可大面积制备的光电器件。

钙钛矿是新兴的变革性光伏材料来源，避免了由湿法工艺带来的材料晶体质量低、缺陷密度大的问题。在专家们看来，获得高稳定、高效率、大面积器件是钙钛矿光伏产业化的关键。科研人员提出了新原理、新工艺、新器件结构，多次实现器件性能重大突破，使我国钙钛矿光伏在稳定性与效率方面均处于世界先进水平。

科研人员提出了钙钛矿材料的取向生长及缺陷钝化方法，实现了组分、相态、维度、生长过程、缺陷态密度以及半导体特性的调控；通过调控钙钛矿材料的半导体性质，创造了反式结构钙钛矿光伏器件效率的世界纪录；基于循环“氧化还原梭”的策略，实现缺陷对的可循环修复，极大延长了铅卤钙钛矿材料及器件在工况条件下的本征稳定性。

同时，科研人员还研制出基于印刷工艺及低成本原材料的无空穴传输材料型可印刷钙钛矿太阳能电池，大大提升了钙钛矿电池的稳定性。

南京工业大学教授王建浦表示，当前发展发光二极管（LED）器件面临的挑战是厘清材料维度与性能的构效关系，制备低缺陷、高荧光产率薄膜，实现高效、稳定的发光器件。

对此，科研人员提出了材料维度调控与自发形成微结构的光场调控等研究思路，多次刷新器件性能纪录，使我国在钙钛矿LED领域长期领跑世界。科研人员利用添加剂自组装形成低缺陷、亚微米结构的钙钛矿薄膜，提高了器件光提取效率，刷新了钙钛矿LED效率的世界纪录。

此外，量子点是人类迄今发现最好的发光材料之一，基于量子点的电发光则是下一代显示技术的未来之星。针对现存的技术瓶颈难题，科研人员提出“量子点激发态合成控制”和“熵配体”模型，解决了量子点墨水稳定性难题，制备了可满足大屏显示应用需求的高稳定量子点发光二极管（QLED）原型器件。如今，量子点激发态合成控制技术成果已全面实现转化，建成了全球最大的量子点材料生产基地，总销售额超过3亿元。

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周锦帆