鈣鈦礦太陽(yáng)電池在短短7年間光電轉(zhuǎn)換效率突破25%，媲美已有40多年發(fā)展歷程的傳統(tǒng)晶硅太陽(yáng)電池，伴隨性能研究的深入，其科學(xué)機(jī)制研究日益?zhèn)涫荜P(guān)注。近日，南開(kāi)大學(xué)電子信息與光學(xué)工程學(xué)院李躍龍副教授與廈門(mén)大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院洪文晶教授團(tuán)隊(duì)、英國(guó)蘭卡斯特大學(xué)科林·蘭伯特院士合作，在國(guó)際上首次報(bào)道了鈣鈦礦材料在納米尺度電荷輸運(yùn)中的獨(dú)特量子干涉效應(yīng)，為制備基于量子效應(yīng)的鈣鈦礦材料和器件提供了可能，相關(guān)研究成果于近日在線(xiàn)發(fā)表于國(guó)際權(quán)威期刊《自然·通訊》上。
鈣鈦礦材料由于其優(yōu)異的光電子學(xué)特性成為近年來(lái)材料科學(xué)研究熱點(diǎn)，在太陽(yáng)能電池、發(fā)光二極管和光電檢測(cè)器等領(lǐng)域已有諸多成功應(yīng)用?！半姾稍阝}鈦礦材料中的輸運(yùn)過(guò)程是影響其性能的關(guān)鍵步驟之一，理解和研究鈣鈦礦材料中，電子輸運(yùn)在納米尺度下的獨(dú)特效應(yīng)，對(duì)鈣鈦礦材料與器件的設(shè)計(jì)和性能進(jìn)一步提升具有重要指導(dǎo)意義?！崩钴S龍說(shuō)。
為此，李躍龍等研究人員設(shè)計(jì)合成了一系列鈣鈦礦量子點(diǎn)，并依托廈門(mén)大學(xué)洪文晶教授團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的具有皮米級(jí)位移調(diào)控精度的科學(xué)儀器，對(duì)鈣鈦礦量子點(diǎn)開(kāi)展原位測(cè)試。通過(guò)金電極在鈣鈦礦晶胞間的滑移，研究人員實(shí)現(xiàn)了對(duì)單個(gè)晶胞上距離僅5埃米不同連接位點(diǎn)之間的電荷輸運(yùn)測(cè)試，并意外觀測(cè)到當(dāng)電極連接到同一晶胞不同位點(diǎn)時(shí)，其電荷輸運(yùn)能力具有了接近一個(gè)量級(jí)的顯著增強(qiáng)。通過(guò)與科林·蘭伯特院士合作，研究人員揭示了這一未曾報(bào)道的電導(dǎo)增強(qiáng)現(xiàn)象，源于電荷輸運(yùn)經(jīng)由納米尺度鈣鈦礦材料時(shí)發(fā)生的量子干涉效應(yīng)。
這一跨學(xué)科國(guó)際合作取得的重要突破，成功將量子干涉研究體系拓展至鈣鈦礦材料領(lǐng)域，有望揭開(kāi)高效鈣鈦礦太陽(yáng)能電池等光電器件背后的秘密，并開(kāi)辟基于量子效應(yīng)的新型高性能鈣鈦礦光電器件的全新研究領(lǐng)域。