近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所潔凈能源國(guó)家實(shí)驗(yàn)室太陽(yáng)能研究部硅基太陽(yáng)能電池研究組研究員劉生忠?guī)ьI(lǐng)的團(tuán)隊(duì)與陜西師范大學(xué)合作，在鈣鈦礦單晶薄片材料的生長(zhǎng)和應(yīng)用領(lǐng)域取得新進(jìn)展，相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials DOI：10.1002/adma.201601995)上。

鈣鈦礦材料由于具有極長(zhǎng)的載流子傳輸距離、極低的缺陷態(tài)密度、較高的光吸收系數(shù)等特點(diǎn)，是優(yōu)異的光伏、光電、激光和發(fā)光材料。目前，經(jīng)過(guò)NREL認(rèn)證的鈣鈦礦太陽(yáng)電池光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到22.1%，已接近晶體硅太陽(yáng)能電池的效率；同時(shí)，基于鈣鈦礦材料的各種光電器件在光電領(lǐng)域也具有廣闊的應(yīng)用前景。但是，微晶鈣鈦礦薄膜中存在很多晶粒、晶界、孔隙和表面缺陷，是進(jìn)一步提高太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率及其它光電器件性能需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。前期工作中，DNL1606組首次利用升溫析晶法成功制備出尺寸超過(guò)兩個(gè)英寸的甲胺基鈣鈦礦單晶晶體CH3NH3PbX3（X=Cl、Br、I）（Liuetal，Adv.Mater.2015，DOI：10.1002/adma.201502597）和大尺寸甲瞇基鈣鈦礦單晶體及光電器件CH(NH2)2PbI3（Liuetal，Adv.OpticalMater.2016，DOI：10.1002/adom.201600327），這些大尺寸鈣鈦礦單晶體在研發(fā)高性能光電器件方面顯示出明顯的優(yōu)越性。

根據(jù)半導(dǎo)體行業(yè)對(duì)于鈣鈦礦單晶片的市場(chǎng)需求，該研究團(tuán)隊(duì)首次利用流動(dòng)溶液微反應(yīng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了厚度和形狀可控的鈣鈦礦CH3NH3PbI3單晶薄片的制備。與微晶鈣鈦礦光電器件相比，用鈣鈦礦單晶薄片組裝的集成電路型光探測(cè)器具有更好的光響應(yīng)和更高量子效率，且光譜響應(yīng)范圍更加寬廣。同時(shí)，該集成電路型光探測(cè)器在工作穩(wěn)定性方面也具有明顯的優(yōu)勢(shì)。 


上述研究工作得到中央高校基金、長(zhǎng)江學(xué)者和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)“111計(jì)劃”以及“千人計(jì)劃”項(xiàng)目的資助。