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钙钛矿类材料在光电领域中的应用

供稿人:温一村  供稿时间:2019-6-5   关键字:钙钛矿类化合物  光电性质  论文分析  专利分析  

人们最早发现的钙钛矿类化合物是存在于钙钛矿矿石中的钛酸钙化合物,随着研究的不断进展,科学家发现可以通过以其他元素替代此类材料中的钙、钛、氧来改善这种材料的物理化学性质,从而获得了一系列具有钙钛矿晶型的有机金属卤化物吸光材料。近年来,钙钛矿类材料由于具有一系列优异的光电性质,引起了广泛关注,具体应用包括太阳能电池、发光二极管、激光器、光电探测器、燃料电池、存储器等。

根据高被引文献分析,在钙钛矿类材料相关的诸多研究方向中,近期受到关注度最高的是其在各种光电应用中的进展:在钙钛矿太阳能电池领域,人们的研究重点集中在材料体系、器件结构、薄膜制备方法以及光电机理等方面, 其中彻底弄清钙钛矿型太阳能电池的光电转换机理对于指导下一步的研发至关重要,近年来的进展包括通过采用SnO2作为电子传输材料获得具有高结晶质量的电子传输层,以及通过采用新型梯度异质结结构来提高钙钛矿电池的光伏性能;在钙钛矿激光发射应用领域中,包括组成和结构对钙钛矿光电性能的影响(例如3D、低维多层、不同相态、纳米结构和化学组成等)、器件构建、材料和器件在运行过程中的稳定性、无铅材料的开发在内的一系列问题受到了人们的关注。

从各年度国际专利申请和公开的数量来看,钙钛矿光电技术从上世纪末才逐渐发展起来,2010年后才逐渐成为热点,进入快速上升期,目前正处于技术成长期。从公开专利的区域分布看,除去世界知识产权局(WO)及欧洲专利局(EP)授权范围内公开的专利,中国和美国是钙钛矿光电技术研究和潜力最被看好的地区。此外,日本、韩国、澳大利亚、加拿大等也是钙钛矿光电技术发展热点地区。

在钙钛矿太阳能电池研究方向,相关高被引论文成果几乎全部由我国科学家主持,相关机构包括中科院半导体所、上海交通大学等,国际上的领先研究机构包括日本国立材料研究所、瑞士洛桑联邦理工学院、英国牛津大学、韩国成均馆大学、韩国蔚山国家科学技术大学等;在其它钙钛矿光电应用领域中,国际上的突出研究单位包括韩国浦项工科大学、新加坡南洋理工大学、美国佛罗里达州州立大学,国内的突出研究单位包括南京工业大学。


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