南工新成果实现高性能钙钛矿LED器件 效率创纪录高达22.2%

  金属卤化物钙钛矿材料被认为是最有前途的半导体材料之一,在发光二极管(LED)、太阳能电池和激光器等领域有着广泛的应用前景。在钙钛矿光电器件领域,引入添加剂进行缺陷钝化(如钝化空位缺陷:类似于一个晶体上有一些缺失的部分,添加剂分子可以进行填补)是实现高质量钙钛矿材料的有效策略,然而目前关于添加剂对钙钛矿晶体形成过程的影响还缺乏深入的理解。日前,南京工业大学黄维院士和王建浦教授、王娜娜教授团队基于对添加剂诱导结晶过程的研究,设计出具有氨基和羧基双官能团的新型添加剂分子,制备的近红外钙钛矿LED器件外量子效率(电转化成光的量子效率)达到22.2%,刷新了近红外钙钛矿LED的效率纪录。研究成果近日刊登在《自然•通讯》。

  针对关于添加剂如何诱导钙钛矿材料形成高质量晶体尚不清晰的现状,该研究团队通过研究发现,钙钛矿的结晶过程是由添加剂与前驱体溶液中的甲酰胺碘(FAI)相互作用决定的。

  “含氨基(-NH₂)的添加剂能与FAI形成中间结构,使前驱体中游离的FAI耗尽,这将有利于溶液法制备薄膜初期从溶液表面垂直向下生长钙钛矿晶体,最终在退火过程中(也就是高温加热过程中使薄膜中的液体挥发掉的过程),形成结晶性高、晶界少的垂直取向钙钛矿晶体。” 王娜娜教授说,相反,与甲酰胺碘相互作用较弱的添加剂,如羧基分子,对结晶过程的影响较小,主要是钝化卤化物空位的缺陷,填补晶体上一些缺失的部位。

  基于这一认识,研究人员设计了具有氨基和羧基双官能团的新型添加剂分子,制备的近红外钙钛矿LED器件,外量子效率达到22.2%,再次刷新了钙钛矿LED的效率纪录。“通过加入一种新型的多功能添加剂,来控制结晶过程,填补晶体上的各种缺陷,从而大大提高了器件效率。” 论文第一作者朱琳博士表示。

  更重要的是,这项研究还给出了一种添加剂筛选的普适性方法,对实现高性能钙钛矿光电器件具有重要意义,“我们的研究表明,以后选择添加剂,一方面需要具有可以钝化缺陷的官能团,另一方面需要具有类似氨基的官能团使钙钛矿晶体垂直取向生长,这样才可以使晶体生长的质量更高。” 王建浦教授表示。

相关推荐

常州一步开发中药浸膏喷雾干燥机

  近日,常州一步干燥设备有限公司研发的ZLG系列中药浸膏喷雾干燥机经常州市检验检测认证研究院现场检测和科学技术查新,其核心技术及创新点为国内首创。

2021-10-27     中国化工报

京津冀生物医药工程实验室揭牌

  10月22日,第四届京津冀智慧医疗创新论坛暨京津冀国家技术创新中心生物医药工程实验室揭牌仪式在天津举办。

2021-10-27     中国化工报

《橡胶助剂实用手册》公开发行

  10月26日,《橡胶助剂实用手册》新书在杭州首发。

2021-10-27     中国化工报

南京工程自主研发点料系统

  近日,南京工程公司自主研发的材料管理系统——点料系统正式投用。

2021-10-27     中国化工报

大化所解除自然光合作用光抑制

  近日,中国科学院大连化物所太阳能研究部人工光合成研究中心李灿院士、王旺银副研究员等提出非生物方式电子引流策略,利用人工电子梭导出微藻光合系统内的电子,解除了光合作用的光抑制,并将导出的电子用于有机...

2021-10-27     中国化工报

河南将建生物化工创新科研基地

  10月22日,河南省石油和化学工业协会与河南诚贝乐生物科技有限公司举行战略合作签约仪式,将在河南省延津县产业集聚区(化工园区)内打造河南省生物化工产业创新生态的国内一流专业科研基地。

2021-10-27     中国化工报