大尺寸、高品質晶體增強鈣鈦礦的電荷傳輸性能

譯海擷英

大尺寸、高品質晶體增強鈣鈦礦的電荷傳輸性能

最近的三項研究顯示，制備尺寸大、結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能電池的一種有效方式。

鈣鈦礦材料價格低廉、制備方便，并且具有可與晶體硅等性能卓越的半導體相媲美的光電轉換效率。傳統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，電場荷電載體在撞到晶體缺陷和晶界前，其平均運動距離小于1μm，這抑制了電池性能的發揮。

現在，研究人員已經能夠制備出高品質的毫米級的晶體，電荷載體在其中可以持續自由運動幾十微米而不會遇到障礙。據介紹，幾乎所有的實驗室均能利用簡單、廉價、溶液基技術方案制備該類鈣鈦礦晶體。

兩個研究小組對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行了研究。由洛斯阿拉莫斯實驗室的Aditya D.Mohite 和Hsing-Lin Wang領導的另外一個研究小組，制備了多晶鈣鈦礦薄膜（晶粒尺寸為厘米級別），基于該薄膜的太陽能電池的光電轉換效率達到18%。

美國國家可再生能源實驗室從事鈣鈦礦研究的Joseph J.Berry指出，鈣鈦礦太陽能電池的最高光電轉換效率為20.1%，該電池使用了尺寸較小的鈣鈦礦晶體。Berry認為，太陽能電池不僅僅是最好的材料，而且是一項非常引人注目的進步，只不過要徹底激發出其性能還需要大量的研究工作。

沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學的Osman M.Bakr領導了單晶鈣鈦礦材料的研究，他認為，新的高品質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備，如發光二極管、激光器，甚至輻射探測器，這在內布拉斯加大學林肯校區的Jinsong Huang及其同事所發表的研究成果中已得到了證實。