二维有机-无机钙钛矿材料具有较高的稳定性和独特的光电性质,已成为材料领域的研究热点。经过几十年的发展,铅基二维有机-无机钙钛矿已被广泛用于制备发光二极管、太阳能电池和光电探测器等设备,尽管性能优异,但铅的环境毒性是其商业化的主要障碍。从环境保护的角度出发,发展无铅的二维有机-无机钙钛矿势在必行。
该研究团队前期合成了一种二维锗基钙钛矿材料(
J. Phys. Chem. Lett.)。本工作以该材料为主体,向其中加入适量的锡元素(Sn),形成一系列二维锗锡混合钙钛矿材料——(PEA)
2Ge
1-
xSn
xI
4。研究发现,加入的Sn元素可以有效减小二维锗基钙钛矿材料的带隙,当材料中Sn和Ge的比例为1:1时,其具有最小的带隙,进而可以有效增强材料的光吸收能力,有利于提高对太阳光的利用率。同时,相应的理论计算也证实了加入的Sn元素可以减小材料的带隙值。此外,在二维锗基钙钛矿中掺入锡可以提高其导电性,这为改善光伏材料的性能提供了一种可行方法。
上述工作得到国家自然科学基金重点项目等的资助。(来源:中科院大连化学物理研究所)
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