大學生產出高效的鈣鈦礦發光二極管
据《自然光子學》报出:林雪平大學生產出高效的鈣鈦礦近紅外(NIR)發光二極管,外部量子效率是21.6%;鈣鈦礦是由其晶體結構決定的壹組材料,在過去10年中壹直是人們研究的熱點,最初用於太陽能電池,但新研究也用於發光二極管,具有良好的發光性能,易於制造。
鈣鈦礦材料在太陽能電池方面的應用,不僅轉換效率有明顯優勢,制作工藝也相對簡單。因此,更便宜、更容易制造的鈣鈦礦太陽能電池,很有可能改變整個太陽能電池的格局。今後,它的發電成本甚至有可能會比火力發電還低。所以鈣鈦礦在太陽能發電方面的應用具有廣闊的前景。鈣鈦礦太陽能電池還有潛力與矽電池板相結合,制造出效率達30%甚至更高的串聯電池。另外無空穴傳輸材料鈣鈦礦太陽能電池結構簡單、制備步驟更加簡化、更高的性價比,是新型鈣鈦礦太陽能電池研究的重要方向。
到目前為止,由於鈣鈦礦發光二極管的外部量子效率(以光形式發射的載流子比例)壹直受到制造過程中材料中出現的缺陷限制,這些缺陷對載流子起著陷阱的作用,從而造成能量損失。處理缺陷的壹種方法是添加被稱為“鈍化分子”的材料,這種材料與引起缺陷的原子相結合。研究人員此前發現了壹種末端帶有氨基的分子,這種分子在性質上有壹定的改善。
然而,當他們選擇壹種同樣含有氧原子的分子時,這種效果顯著增強。林雪平大學生物分子和有機電子學高級講師馮高(音譯)說:我們現在知道,是鈍化分子和鈣鈦礦材料之間的氫鍵造成了問題。他們發現的分子末端有兩個氨基,氧原子在它們之間的適當距離。氧原子降低了氨基的氫鍵能力,從而增加了它們與缺陷相互作用的可能性。鈣鈦礦中電荷載流子陷阱的數量顯著減少,使電荷載流子能夠有效地重新組合和發光。
這種特殊鈣鈦礦材料在近紅外區域提供高效的發光二極管。近紅外發光二極管在醫療和電信應用中特別有用。相信新發現也可以應用於其他顏色的鈣鈦礦發光二極管。外部量子效率達到創紀錄的21.6%。生物分子和有機電子學部門博士後徐維東說:我們已經開發出鈣鈦礦材料中最好的發光二極管,還可以與基於有機材料的發光二極管競爭。