科學家制備出新一代無機光電關鍵材料

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新一代無機光電材料具有低成本、高性能的優勢，在光伏發電及柔性顯示與照明領域應用潛力巨大。在國家自然科學基金重大研究計劃“面向能源的光電轉換材料”支持下，科學家基于溶液法制備出新型無機光電材料，并探索新機制、新結構，實現高效、穩定、可大面積制備的光電器件。

鈣鈦礦是新興的變革性光伏材料來源，避免了由濕法工藝帶來的材料晶體質量低、缺陷密度大的問題。在專家們看來，獲得高穩定、高效率、大面積器件是鈣鈦礦光伏產業化的關鍵。科研人員提出了新原理、新工藝、新器件結構，多次實現器件性能重大突破，使我國鈣鈦礦光伏在穩定性與效率方面均處于世界先進水平。

科研人員提出了鈣鈦礦材料的取向生長及缺陷鈍化方法，實現了組分、相態、維度、生長過程、缺陷態密度以及半導體特性的調控；通過調控鈣鈦礦材料的半導體性質，創造了反式結構鈣鈦礦光伏器件效率的世界紀錄；基于循環“氧化還原梭”的策略，實現缺陷對的可循環修復，極大延長了鉛鹵鈣鈦礦材料及器件在工況條件下的本征穩定性。

同時，科研人員還研制出基于印刷工藝及低成本原材料的無空穴傳輸材料型可印刷鈣鈦礦太陽能電池，大大提升了鈣鈦礦電池的穩定性。

南京工業大學教授王建浦表示，當前發展發光二極管（LED）器件面臨的挑戰是厘清材料維度與性能的構效關系，制備低缺陷、高熒光產率薄膜，實現高效、穩定的發光器件。

對此，科研人員提出了材料維度調控與自發形成微結構的光場調控等研究思路，多次刷新器件性能紀錄，使我國在鈣鈦礦LED領域長期領跑世界。科研人員利用添加劑自組裝形成低缺陷、亞微米結構的鈣鈦礦薄膜，提高了器件光提取效率，刷新了鈣鈦礦LED效率的世界紀錄。

此外，量子點是人類迄今發現最好的發光材料之一，基于量子點的電發光則是下一代顯示技術的未來之星。針對現存的技術瓶頸難題，科研人員提出“量子點激發態合成控制”和“熵配體”模型，解決了量子點墨水穩定性難題，制備了可滿足大屏顯示應用需求的高穩定量子點發光二極管（QLED）原型器件。如今，量子點激發態合成控制技術成果已全面實現轉化，建成了全球最大的量子點材料生產基地，總銷售額超過3億元。