大尺寸、高品質(zhì)晶體增強(qiáng)鈣鈦礦的電荷傳輸性能

譯海擷英

大尺寸、高品質(zhì)晶體增強(qiáng)鈣鈦礦的電荷傳輸性能

最近的三項(xiàng)研究顯示，制備尺寸大、結(jié)晶度好的鈣鈦礦晶體有可能成為制備更大更好的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的一種有效方式。

鈣鈦礦材料價(jià)格低廉、制備方便，并且具有可與晶體硅等性能卓越的半導(dǎo)體相媲美的光電轉(zhuǎn)換效率。傳統(tǒng)的鈣鈦礦電池多使用多晶甲基氨基碘化鉛膜。典型的微小晶體內(nèi)，電場(chǎng)荷電載體在撞到晶體缺陷和晶界前，其平均運(yùn)動(dòng)距離小于1μm，這抑制了電池性能的發(fā)揮。

現(xiàn)在，研究人員已經(jīng)能夠制備出高品質(zhì)的毫米級(jí)的晶體，電荷載體在其中可以持續(xù)自由運(yùn)動(dòng)幾十微米而不會(huì)遇到障礙。據(jù)介紹，幾乎所有的實(shí)驗(yàn)室均能利用簡(jiǎn)單、廉價(jià)、溶液基技術(shù)方案制備該類(lèi)鈣鈦礦晶體。

兩個(gè)研究小組對(duì)自己制備的低缺陷密度、大尺寸單晶鈣鈦礦中的電荷傳輸進(jìn)行了研究。由洛斯阿拉莫斯實(shí)驗(yàn)室的Aditya D.Mohite 和Hsing-Lin Wang領(lǐng)導(dǎo)的另外一個(gè)研究小組，制備了多晶鈣鈦礦薄膜（晶粒尺寸為厘米級(jí)別），基于該薄膜的太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到18%。

美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室從事鈣鈦礦研究的Joseph J.Berry指出，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的最高光電轉(zhuǎn)換效率為20.1%，該電池使用了尺寸較小的鈣鈦礦晶體。Berry認(rèn)為，太陽(yáng)能電池不僅僅是最好的材料，而且是一項(xiàng)非常引人注目的進(jìn)步，只不過(guò)要徹底激發(fā)出其性能還需要大量的研究工作。

沙特阿拉伯阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)的Osman M.Bakr領(lǐng)導(dǎo)了單晶鈣鈦礦材料的研究，他認(rèn)為，新的高品質(zhì)晶體有助于更好地理解鈣鈦礦材料的基本特性，這些特性之前一直被材料中的缺陷所掩蓋。

鈣鈦礦晶體也可用于其他設(shè)備，如發(fā)光二極管、激光器，甚至輻射探測(cè)器，這在內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯校區(qū)的Jinsong Huang及其同事所發(fā)表的研究成果中已得到了證實(shí)。