青島能源所在鈣鈦礦膜材料制備研究中取得進(jìn)展

　　近年來(lái)，有機(jī)-無(wú)機(jī)鈣鈦礦材料是鈣鈦礦太陽(yáng)能電池、電致發(fā)光、光敏器件的關(guān)鍵材料，應(yīng)用前景廣闊，發(fā)展大面積高度均勻的鈣鈦礦薄膜制備技術(shù)是有機(jī)-無(wú)機(jī)鈣鈦礦材料實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的首要問(wèn)題。

　　目前常用的有機(jī)-無(wú)機(jī)鈣鈦礦材料體系與傳統(tǒng)純無(wú)機(jī)太陽(yáng)能材料區(qū)別在于有機(jī)陽(yáng)離子的存在，因此如何調(diào)控有機(jī)陽(yáng)離子實(shí)現(xiàn)大面積高度均勻的鈣鈦礦薄膜制備是一項(xiàng)非常有挑戰(zhàn)性的工作。中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所青島儲(chǔ)能院自2013年開(kāi)始一直致力于通過(guò)對(duì)有機(jī)單元的調(diào)控實(shí)現(xiàn)對(duì)鈣鈦礦材料和器件性能的優(yōu)化，該院研究人員與美國(guó)布朗大學(xué)、美國(guó)可再生能源實(shí)驗(yàn)室緊密合作開(kāi)發(fā)了甲脒鉛碘新鈣鈦礦材料體系（Chem. Mater. 2014, 26, 1485；Patent: ZL201310257024.0），提出了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池薄膜的氣體修復(fù)技術(shù)（Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 9705; J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 750; Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 14723；Patent: 2015101841 50.7），這為鈣鈦礦器件從實(shí)驗(yàn)室到商業(yè)化快速過(guò)渡奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

　　在有機(jī)單元調(diào)控鈣鈦礦材料光電性質(zhì)方面，研究了不同有機(jī)陽(yáng)離子或分子在鈣鈦礦薄膜材料中的交換機(jī)理，揭示了離子交換在促進(jìn)鈣鈦礦相轉(zhuǎn)化過(guò)程的作用機(jī)理（Chem. Mater., 2015, 27, 7149; Chem. Commun. 2016, 52: 3828），進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)混合陽(yáng)離子鈣鈦礦材料中有機(jī)陽(yáng)離子的連續(xù)變化和有效調(diào)控（J. Mater. Chem. A, 2016, 4, 14437; J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 5535），開(kāi)發(fā)了物理方法精確控制有機(jī)離子和分子交換工藝，這為將來(lái)制備高效率鈣鈦礦太陽(yáng)能電池提供重要技術(shù)支撐。

　　在調(diào)控有機(jī)單元修復(fù)鈣鈦礦薄膜缺陷結(jié)構(gòu)方面，首次提出了甲胺氣體后修復(fù)技術(shù)，借助有機(jī)單元和無(wú)機(jī)單元之間的弱氫鍵作用，通過(guò)氣氛的控制，實(shí)現(xiàn)了鈣鈦礦薄膜缺陷結(jié)構(gòu)的自修復(fù)，該工藝是目前最有效的制備大面積鈣鈦礦薄膜的新技術(shù)，為改善薄膜質(zhì)量提供了新途徑，并被Science雜志進(jìn)行亮點(diǎn)報(bào)告。

　　該項(xiàng)目的研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部國(guó)際合作項(xiàng)目、山東省自然基金重點(diǎn)項(xiàng)目和青島市儲(chǔ)能基金的支持，相關(guān)成果已發(fā)表SCI論文15篇，申請(qǐng)中國(guó)發(fā)明專利5項(xiàng)。

　　青島能源所在鈣鈦礦膜材料制備研究中取得進(jìn)展