Monthly Archives: 十二月 2021

12月23日，Advanced Functional Materials（《先进功能材料》）在线发表了我课题组有关准单晶氧化亚铜制备与光电器件的重要研究进展。论文题为“Quasi-single crystalline cuprous oxide wafers via stress-assisted thermal oxidation for optoelectronic devices” （《应力辅助热氧化法制备准单晶氧化亚铜用于光电器件》）。 2019级博士生肖蒙为论文第一作者，方国家教授、陶晨研究员、柯维俊教授为通讯作者，武汉大学物理科学与技术学院为论文第一署名单位。 图1.双面应力辅助法制备准单晶氧化亚铜晶片 具有高载流子迁移率、长载流子寿命和扩散长度的p型金属氧化物半导体在光伏和光探测器领域有良好的应用前景。与含有稀有或有毒成分元素[如砷化镓(GaAs)、碲化镉(CdTe)和卤化铅钙钛矿]的高效太阳能电池不同，Cu2O的直接带隙约为~2 eV，其是一种资源丰富且无毒的半导体材料。这种材料更适合能源转换中的可持续发展应用。然而，文献报道的多晶Cu2O薄膜要么晶粒尺寸较小，要么取向紊乱，严重阻碍了其走向实际应用。 在高结晶质量晶体生长中，往往需要避免晶格失配产生的应力。在这项工作中，研究人员另辟蹊跷，研究了一种新的双面应力辅助热氧化(BSATO)方法来制备高度取向的厘米级晶粒准单晶Cu2O (c-Cu2O)，其材料与器件的主要性能参数为空穴迁移率超过100 cm2V-1s-1、少子寿命达92.8 µs、摇摆曲线半高宽0.022度、开路电压0.95 V，自驱动探测器响应度0.309 A/W。 并提出了应变能驱动的晶体生长机制。 该研究方法为提高Cu2O基光伏和光探测器件的性能提供了一种新的策略。该制备方法能够为其它高质量氧化物的制备及器件应用提供一种新途径。该研究得到了科技部、国家自然科学基金委、湖北省科技厅等项目的资助。 文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202110505    

2021年12月9日，《Journal of Power Sources》在线发表了武汉大学方国家课题组在正置钙钛矿太阳能电池研究领域取得的新进展。 论文题为“A multi-functional halogen-free cesium salt bulk-doping treatment toward performance-enhancement of perovskite solar cells”。论文第一署名单位是武汉大学物理科学与技术学院，2021级博士生邵文龙为第一作者，方国家教授为通讯作者。 钙钛矿太阳能电池作为一种新兴光伏器件，自2009年以来一直被广泛研究。到目前为止，其冠军功率转换效率已达到25.5%，与硅太阳能电池相当。正置有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池因其良好的带隙、优异的稳定性和出色的功率转换效率而受到前所未有的关注。 通常，有机-无机杂化钙钛矿结构（ABX3）的A位是甲脒（FA）或甲胺（MA）。然而，A位仅有有机成分会导致晶体结构的不稳定，最终导致器件性能下降。而且，钙钛矿中的碘空位引起的固有缺陷也是一个严重的问题，这会导致未配位铅的存在，进一步影响钙钛矿吸光层的光电特性。此外，环境中的水分很容易导致钙钛矿的分解。使钙钛矿更具疏水性有助于器件抵抗环境湿度引起的不确定性。 基于上述问题，团队成员在两步顺序沉积法中将一种简单的离子型添加剂三氟乙酸铯（CsCF3COO，CsTFA）引入到有机胺盐前驱体中，使器件的整体性能和稳定性得到了显著改善。由于FA/MA空位的存在，通过将CsTFA的Cs+掺杂到A位中以调整晶格的容忍因子，进一步稳定钙钛矿的晶格结构。CsTFA的羧基可以与Pb-I八面体相互作用，从而钝化固有缺陷。另外，CsTFA中含有的氟化甲基(-CF3)构型可以提高器件的疏水性。结合上述协同效应，相比于未经处理的器件(21.1%)，CsTFA处理之后，器件的冠军效率达到22.3%，同时提高了环境湿度稳定性。该项工作为追求选择性多功能分子/离子工程以提高效率和稳定性提供了新思路。 该工作得到了国家自然科学基金、湖北省科技计划资金的资助。   原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2021.230900