物质学院陈刚课题组制成二维彩色钙钛矿薄膜和彩色太阳能电池

发布时间2016-06-15文章来源物质科学与技术学院作者责任编辑

近日，我校物质学院陈刚课题组在国际一流学术期刊《Nano Letters》（影响因子13.592）上发表了题为“Two-Dimensional Organic-Inorganic Hybrid Perovskite Photonic Films”的科研论文，介绍了该课题组制备出一种基于有机无机杂化钙钛矿材料的二维彩色光子晶体薄膜，并在此基础上制成具有良好光电转换效率的彩色太阳能电池器件。博士后孟轲为论文第一作者，助理教授陈刚为通讯作者，上科大为第一单位。

有机无机杂化钙钛矿材料作为一种新型光电材料，因其优异的光学和电学性能，在光伏、发光二极管、探测器和激光等领域受到广泛的关注。研究表明，对本征钙钛矿材料进行纳米尺度的设计与改性，将有助于进一步优化材料的性能，并获得某些特殊功能。反蛋白石结构作为一种特殊的纳米结构，可以有效地优化材料的光学和电学性能；具有反蛋白石结构的薄膜可以形成光子晶体，从而展现光子晶体的诸多优越性能。

在这项研究中，科研人员首次利用模板辅助旋涂法，制备了不同纳米尺度、钙钛矿种类和合成方法的反蛋白石结构的二维钙钛矿光子晶体薄膜。这类薄膜呈现丰富的色彩和一系列不同于本征钙钛矿材料的特殊性质，如能带的偏移。他们综合运用同步辐射表面掠入射X射线衍射、扫描电子显微镜、原子力显微镜、紫外可见吸收谱、荧光光谱和反射谱等表征手段系统地研究了二维钙钛矿光子晶体薄膜的结构和光电性能。在此基础上，他们进一步将二维光子晶体薄膜作为吸光材料应用到钙钛矿太阳能电池中，成功制备出高效并具有丰富色彩的太阳能电池器件。此类尝试在相关领域尚属首次，为制备多功能钙钛矿光电器件提供了一种全新的思路，相关二维光子晶体薄膜和钙钛矿太阳能电池器件的制备方法已申请国家专利。

该工作得到国家自然科学基金委、上海市科委和上科大的经费支持。