近日，中國科學院大連化學物理研究所潔凈能源國家實驗室太陽能研究部硅基太陽能電池研究組研究員劉生忠帶領的團隊與陜西師范大學合作，在鈣鈦礦單晶薄片材料的生長和應用領域取得新進展，相關研究成果發表在《先進材料》（Advanced Materials DOI：10.1002/adma.201601995)上。

鈣鈦礦材料由于具有極長的載流子傳輸距離、極低的缺陷態密度、較高的光吸收系數等特點，是優異的光伏、光電、激光和發光材料。目前，經過NREL認證的鈣鈦礦太陽電池光電轉換效率達到22.1%，已接近晶體硅太陽能電池的效率；同時，基于鈣鈦礦材料的各種光電器件在光電領域也具有廣闊的應用前景。但是，微晶鈣鈦礦薄膜中存在很多晶粒、晶界、孔隙和表面缺陷，是進一步提高太陽能轉換效率及其它光電器件性能需要解決的關鍵問題。前期工作中，DNL1606組首次利用升溫析晶法成功制備出尺寸超過兩個英寸的甲胺基鈣鈦礦單晶晶體CH3NH3PbX3（X=Cl、Br、I）（Liuetal，Adv.Mater.2015，DOI：10.1002/adma.201502597）和大尺寸甲瞇基鈣鈦礦單晶體及光電器件CH(NH2)2PbI3（Liuetal，Adv.OpticalMater.2016，DOI：10.1002/adom.201600327），這些大尺寸鈣鈦礦單晶體在研發高性能光電器件方面顯示出明顯的優越性。

根據半導體行業對于鈣鈦礦單晶片的市場需求，該研究團隊首次利用流動溶液微反應系統，實現了厚度和形狀可控的鈣鈦礦CH3NH3PbI3單晶薄片的制備。與微晶鈣鈦礦光電器件相比，用鈣鈦礦單晶薄片組裝的集成電路型光探測器具有更好的光響應和更高量子效率，且光譜響應范圍更加寬廣。同時，該集成電路型光探測器在工作穩定性方面也具有明顯的優勢。 


上述研究工作得到中央高校基金、長江學者和創新團隊“111計劃”以及“千人計劃”項目的資助。