本研究通过低维模板与延迟结晶协同策略,成功实现了高质量锡基钙钛矿薄膜的可控制备及其高性能晶体管的构筑。该工作为锡基钙钛矿的结晶控制与高性能器件开发提供了有效途径,成果发表于《NatureCommunications》。图3锡基钙钛矿场效应晶体管的器件性能表征。本研究展示了一种通过调控结晶动力学路径以实现高性能、高稳定性锡基钙钛矿薄膜及器件的有效策略,为未来钙钛矿基电子器件的开发奠定了可靠基础。
低温制备的碳基钙钛矿太阳能电池因其稳定性高和成本低而受到关注,但其性能受限于空穴传输层与碳电极之间的低效电荷传输。本研究香港城市大学朱宗龙、大连理工大学王宇迪和史彦涛等人提出使用羧基功能化氧化石墨烯作为Spiro-OMeTAD的掺杂剂,实现了无需氧气激活的p型掺杂,促进了界面电荷转移并固定了锂离子,从而同时提升了器件性能与稳定性。
近日,北京大学深圳研究生院新材料学院杨世和教授团队联合北京航空航天大学、北京理工大学等单位的研究人员提出了一种可扩展的气相后处理策略,实现了对大面积钙钛矿薄膜均匀有效的钝化,显著提升了全印刷碳基模组的光电转换效率与长期稳定性。该研究成果已被NaturePhotonics期刊接收发表。总之,气相处理有效实现了对大面积钙钛矿薄膜表面缺陷的均匀钝化,抑制了非辐射复合,加快了电荷提取,进而显著提高了电池模组效率。
研究人员表示,他们的新发现可能为制造由单一材料制成的更简单的太阳能电池板开辟道路。一种从自由基双峰激发态发出红光的p3TTM薄膜图片:剑桥大学英国剑桥大学的研究人员声称在一种名为聚(3-三苯基甲基噻吩(P3TTM)的发光有机半导体分子中发现了光伏特性。与具有成对电子的传统有机半导体不同,有机自由基半导体每个分子至少包含一个不成对电子,使其具有“开壳”特性。
Wu 等人设计了并合成了开壳层的两种双自由基SAMs:RS-1 和 RS-2,其中RS-2额外引入甲氧基增强与钙钛矿的相互作用,RS-1 和 RS-2平面共轭的给体-受体结构,可以促进电子离域与双自由基态形成,通过引入空间位阻基团,提高了分子稳定性和溶液可加工性。
为实现钙钛矿太阳能电池的商业化,必须降低器件生产成本。然而,采用碳基顶电极的PSCs性能仍逊于金电极,主要归因于界面设计不理想。因此,使用CNT-HTM混合电极的太阳能电池实现了22.6%的光电转换效率。集成光电容系统:以CNT电极为共用电极,构建钙钛矿太阳能电池-超级电容器一体化光电容,整体效率达16.9%,性能媲美GaAs及多结太阳能电池系统,突显碳电极在集成能源器件中的应用潜力。
吉林大学的研究人员开发了一种添加剂策略来精确调节锡基钙钛矿的结晶,从而能够制造高性能场效应晶体管。锡基钙钛矿因其优异的电荷传输特性和低温溶液处理的潜力而被认为是有前途的半导体。这项工作强调了一种新方法,该方法将模板化生长与迟缓结晶相结合,以调节锡基钙钛矿薄膜的形成。通过提供对微观结构控制的新见解,该策略为高性能和稳定的锡基钙钛矿电子学铺平了道路。
锡基卤化物钙钛矿因其高空穴迁移率和易加工性,成为p型薄膜晶体管的潜在沟道材料。高性能p型晶体管:制备的MACl取代FASnI晶体管实现空穴迁移率80cmVs、开关比3×10、阈值电压≈0V,是目前性能最优的锡基钙钛矿晶体管之一。
模拟人脑基本功能单元的突触忆阻器,为实现类脑计算提供了一种有前景的策略。在各种材料中,高性能钙钛矿因其优异的电子特性成为人工神经形态器件的关键候选材料。所制备的器件在皮焦耳级别表现出超低能耗,开关比高达≈10,实现了稳定的逻辑态分离,并支持可靠的非易失性存储和多级数据存储功能。这些发现使无铅钙钛矿忆阻器不仅成为可持续的替代品,更是在可扩展性、能效和阻变可靠性方面超越二维材料的优选方案。
北京航空航天大学、宁夏大学为共同通讯单位,张啟先、陈海宁和刘慧丛为共同通讯作者。文章全面介绍了大面积碳基钙钛矿太阳能电池及组件的最新进展,重点探讨了高温碳电极和低温碳电极光伏器件中可扩展制备技术与性能提升策略;此外,还分析了C-PSCs的封装技术和成本问题。最后,文章简要展望了C-PSCs商业化面临的挑战与机遇。希望本综述能激发并引导研究者加入到C-PSCs及组件的研发之中,从而加速该类器件的商业化进程。