經典綜述大放送:邁進鈣鈦礦光伏電池大門,請從這十篇綜述開始


鈣鈦礦太陽能電池作為一種新型低廉高效光伏技術在近年來備受關注。自從2009年日本科學家Miyasaka首次報道鈣鈦礦太陽能電池以來,在短短的幾年內,鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率從3.8%上升到22.7%。與此同時,鈣鈦礦電池的器件穩定性也大幅度提高。這些高速的發展背后是世界各國科學家針對鈣鈦礦電池的基礎科學難題的理解以及對器件技術瓶頸(規模化制備,器件穩定性,毒性等)的攻關,從而衍生出多個重要的研究方向。本文選取了以下十篇綜述文獻,以對整個鈣鈦礦科學領域有個較為明朗的呈現。希望本文除了對于已經從事鈣鈦礦研究的科學家起到整理思路的作用,也對尚未從事鈣鈦礦研究但有意進入該領域的科學家有著重要的導引意義。

1.鈣鈦礦電池的誕生與發展 (一)

該文回顧了鈣鈦礦電池的誕生與發展的歷史。將具有里程碑意義的工作進行了匯總。這些工作主要包括器件結構與工作原理,鈣鈦礦薄膜制備方法以及鈣鈦礦的光電物理性質。

文獻鏈接:?

https://www.nature.com/articles/nphoton.2014.134?cacheBust=1508229687919?

2.鈣鈦礦電池的誕生與發展 (二)

該文為最新發表在science的鈣鈦礦電池的綜述文章,其著重分析了當今鈣鈦礦電池的發展現狀和重大存在問題。該問題提出兩大重要方向。其一,未來需要進一步提高鈣鈦礦電池的電壓來提高電池效率。其二是,未來要系統研究鈣鈦礦電池材料降解機理,以找到提高鈣鈦礦電池器件穩定性的辦法。

文獻鏈接:

http://science.sciencemag.org/content/358/6364/739

3.鈣鈦礦鹵化物的制備與溶液結晶

該文從基礎溶液結晶的成核成長理論出發,將文獻里各種各樣的方法(一步法,兩步法,以及各種各樣的添加劑方法)通過科學原理系統歸類,探討了各種方法背后的可能的化學或者材料原理,并對未來鈣鈦礦溶液制備進行了展望。

文獻鏈接:

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jpclett.5b01843?

4.鈣鈦礦鹵化物的物理性質

該文總結了近年來各國科學家對于三維以及低維鈣鈦礦物理性質認知方面的進展。主要方面包括缺陷物理,鐵電性質,激子分離過程,電荷壽命,以及光子回收等方面。除此之外,該文還著重討論了離子遷移對鈣鈦礦電池效率與穩定性的影響。

文獻鏈接:

https://www.nature.com/articles/natrevmats201742?

5.鈣鈦礦鹵化物的缺陷性質

本文探討了鈣鈦礦材料的最重要物理特性-缺陷性質。缺陷特性是鈣鈦礦太陽能電池以及其他光電器件高性能的物理根本原因。本文作者探討了鈣鈦礦材料晶體內部缺陷的來源和特性,以及這些缺陷與鈣鈦礦材料所表現的電荷復合,電子傳輸,能量價帶以及其他性質的關聯。

文獻鏈接:

https://www.nature.com/articles/nenergy2016149

6.鈣鈦礦鹵化物的化學結構(一)

本文回顧了有機無機雜化鈣鈦礦材料的發現與發展的歷史。著重展望了三維有機無機雜化鈣鈦礦以外的鈣鈦礦材料,以及它們的獨特電學和光學性質。

文獻鏈接:

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.chemrev.5b00715

7.鈣鈦礦鹵化物的化學結構(二)

該文總結了低維鈣鈦礦材料的衍生與發展,并分析了其獨特的物理化學性質。尤其是這些材料應用于鈣鈦礦電池,可獲得遠遠高于三維鈣鈦礦材料的穩定器件性能。同時,該文指出了低維鈣鈦礦材料以及器件的發展方向。

文獻鏈接:

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsenergylett.6b00705

8.無鉛鈣鈦礦鹵化物

該文為前瞻性綜述,主要總結以及提出多種有潛力取代鉛基鈣鈦礦的綠色鈣鈦礦材料。著重強調了無鉛雙鈣鈦礦晶型鈣鈦礦材料的優勢以及潛力。

文獻鏈接:

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsenergylett.6b00499

9.鈣鈦礦電池穩定性

該文總結了近年來各國科學家針對提高鈣鈦礦太陽能電池器件穩定性的所作出的努力,系統總結了影響鈣鈦礦穩定運行的內在和外在因素,提出了對于材料降解機理研究的重要性。其次,該文還指出研究鈣鈦礦穩定性,不光要研究材料本身穩定性,也要研究材料與電池器件其他組成部分的界面等的穩定性。

文獻鏈接:

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cssc.201600915/abstract

10.鈣鈦礦電池穩定性

該文總結了鈣鈦礦電池材料和器件領域近年來理論計算方向的進展。主要方向包括通過理論計算理解鈣鈦礦材料的結構、電學以及光學性質。該文也指出了理論計算在解決一些鈣鈦礦電池發展中的重大問題的可能用途。

文獻鏈接:

http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2015/ta/c4ta05033a#!divAbstract

(作者:PerovskiteCell)

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