鈣鈦礦(perovskite)材料是一類(lèi)有著與鈦酸鈣（CaTiO3）相同晶體結(jié)構(gòu)的材料。 鈣鈦礦材料結(jié)構(gòu)式一般為ABX3,其中A,B是兩種陽(yáng)離子，X 是陰離子。 近200年來(lái)，人們對(duì)鈣鈦礦材料的研究從未停止，元素周期表幾乎所有的元素都可以占據(jù)晶格結(jié)構(gòu)的位置組成鈣鈦礦。鈣鈦礦大家族里現(xiàn)已包括數(shù)百種物質(zhì)，范圍極為廣泛，其中很多是人工合成的。 這類(lèi)材料具有獨(dú)特的魅力，其多變的晶體結(jié)構(gòu)可以引申出眾多的材料屬性：可以是絕緣體、半導(dǎo)體、導(dǎo)體、超導(dǎo)體，可以具有鐵電性、鐵磁性，鐵彈性、催化性、質(zhì)子傳導(dǎo)性、離子傳導(dǎo)性、光電性。
近年來(lái)，隨著對(duì)其不斷研究認(rèn)識(shí)，鈣鈦礦材料越來(lái)越受到科學(xué)家的重視。目前廣為人知的應(yīng)用是利用很多半導(dǎo)體類(lèi)鈣鈦礦材料良好吸光性，在太陽(yáng)能電池上的應(yīng)用，甚至在2016年就有報(bào)道稱(chēng)： 鈣鈦礦將來(lái)要全面取代硅晶體材料! 2016年12月的《自然》新聞上，因?yàn)榭春闷湓谔?yáng)能電池市場(chǎng)的前景，甚至將鈣鈦礦稱(chēng)為*為值得期待的奇跡材料。
目前被廣泛研究的鈣鈦礦大概可以分為二大類(lèi)：氧化物鈣鈦礦和金屬鹵素鈣鈦礦。
早期的有關(guān)鈣鈦礦的研究和應(yīng)用主要集中在氧化物鈣鈦礦，比如燃料電池，光催化還原，光致變色等；而金屬鹵素鈣鈦礦則具有更加優(yōu)異的光電性能，比如：帶隙易調(diào)節(jié)，寬光譜吸收，光吸收系數(shù)大，載流子壽命長(zhǎng)，熒光效率高等，另外制備途徑多樣，成本更低廉也是促進(jìn)其快速發(fā)展的重要因素！
自2009年將MAPbBr3 以及MAPbBr3 應(yīng)用于太陽(yáng)能電池獲得良好的光電轉(zhuǎn)換效率，十年時(shí)間里，其效率已經(jīng)突破22%，逼近理論極限值。 基于在太陽(yáng)能電池領(lǐng)域積累的經(jīng)驗(yàn)和材料自身的特點(diǎn)，科學(xué)家們又將目光投向了鈣鈦礦光電探測(cè)器，發(fā)光二極管的研究，并獲得巨大進(jìn)展！ 紅光，藍(lán)光，以及綠光器件的效率逐年提升，可見(jiàn)，紅外，甚至是X射線探測(cè)器屢見(jiàn)報(bào)道。
據(jù)預(yù)測(cè)，到2030年，光伏發(fā)電將占全球新發(fā)電容量的近三分之一，而照明占全球用電量的五分之一，鈣鈦礦材料作為新型的光電材料，無(wú)論是在顯示照明，太陽(yáng)能光伏發(fā)電，以及光電探測(cè)都是目前炙手可熱的研究方向。
北京卓立漢光儀器有限公司作為國(guó)內(nèi)知名的光電儀器生產(chǎn)廠家，20多年來(lái)一直專(zhuān)注于光電類(lèi)儀器的研發(fā)和生產(chǎn)。 其中我們的熒光、拉曼、光電探測(cè)器光譜響應(yīng)，太陽(yáng)能電池檢測(cè)等測(cè)試系統(tǒng)為國(guó)內(nèi)眾多的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，發(fā)光二極管，光電探測(cè)器等研究方向提供技術(shù)和儀器支持。
鈣鈦礦太陽(yáng)能電池測(cè)試系統(tǒng)
卓立漢光提供全套鈣鈦礦電池測(cè)試系統(tǒng)
● IV系統(tǒng)
功能：測(cè)量太陽(yáng)能電池短路電流、短路電流密度、開(kāi)路電壓、*大功率、*大功率電流、*大功率電壓、填充因子、光電轉(zhuǎn)換效率、正反向調(diào)速掃描與暗電流扣除功能。
特點(diǎn)：AAA級(jí)太陽(yáng)光模擬器，長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性好（不穩(wěn)定度＜0.8%）可用于長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性測(cè)試，模擬器光出口四個(gè)方向可調(diào)滿足客戶樣品在手套箱里面的測(cè)試需求，出光口遙控光闌片方便遮光更換樣品。
組成：太陽(yáng)光模擬器、標(biāo)準(zhǔn)單晶硅太陽(yáng)電池（中國(guó)計(jì)量研究院標(biāo)定）、吉時(shí)利2400源表、樣品探針臺(tái)、IV軟件。
● QE系統(tǒng)
功能：光譜響應(yīng)度、外量子效率、內(nèi)量子效率、反射率、透射率、積分短路電流密度、光束誘導(dǎo)電流。
特點(diǎn)：測(cè)量結(jié)果重復(fù)性高測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可重復(fù)，自動(dòng)化測(cè)試流程高簡(jiǎn)化測(cè)試員工作、測(cè)試出錯(cuò)率低，系統(tǒng)*小光斑直徑小于1mm滿足小面積電池的測(cè)試需求，高穩(wěn)定性高強(qiáng)度光源不同重復(fù)標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器，節(jié)省測(cè)試時(shí)間，高強(qiáng)度光源充分激發(fā)電池效率，測(cè)試結(jié)果更準(zhǔn)確，全反射光路無(wú)色差測(cè)試結(jié)果無(wú)偏差。
文獻(xiàn)案例：
摘自：Halogen Engineering for Operationally Stable Perovskite Solar Cells via Sequential Deposition， Adv. Energy Mater. 2019, 1902239， 使用卓立漢光的 模擬器Solar IV-150A,及Solar Cell Scan100 測(cè)試系統(tǒng)
● 卓立漢光為鈣鈦礦電池測(cè)試提供特殊定制樣品臺(tái)
鈣鈦礦太陽(yáng)能電池除兩端電極外，功能層分為空穴傳輸層（NiOx）、鈣鈦礦層（CH3NH3PbI3）以及電子傳輸層（ZnO）。太陽(yáng)光從ITO玻璃面入射，電極在入射光背面，稱(chēng)為背電極結(jié)構(gòu)。陰極為Al、陽(yáng)極為ITO。
卓立漢光針對(duì)這種背電極結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池提供定制樣品探針臺(tái)，QE-F6-D。由于不同客戶制作的電池尺寸和電極位置不同，因此卓立漢光針對(duì)每個(gè)客戶的電池尺寸及電極位置量身定做樣品臺(tái)，達(dá)到電極接觸良好、不遮光、不易損壞ITO膜及同一樣品上不同電池塊輸出的快速切換。
QE-F6-D使用簡(jiǎn)單，只需三步就可以完成樣品安裝：
1.解鎖打開(kāi)上蓋；
2.ITO面朝上放入樣品臺(tái)；
3.扣上蓋鎖好，旋轉(zhuǎn)旋鈕選擇不同電池片的電流輸出；
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鈣鈦礦電池結(jié)構(gòu)
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QE-F6-D 樣品探針臺(tái)
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鈣鈦礦材料PL發(fā)光特性研究
卓立漢光自主研發(fā)的OminiFluo-900 系列熒光光譜系統(tǒng)可以方便地完成鈣鈦礦材料的PL 發(fā)光特性研究，不但可以給出完善的全光譜穩(wěn)態(tài)熒光光譜，同樣可以實(shí)現(xiàn)從ns-us-ms-s 范圍的熒光壽命測(cè)量。
OmniFluo900系列以模塊化設(shè)計(jì)為原則，以我公司 15 年豐富的光譜系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造及品控經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，搭配時(shí)間分辨率達(dá)到皮秒量級(jí)多通道掃描單光子計(jì)數(shù)器，可方便地實(shí)現(xiàn)熒光（PL）光譜、激光誘導(dǎo)熒光（LIF）光譜、電致發(fā)光（EL）光譜及熒光量子產(chǎn)率（QY）等多種穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)測(cè)試功能。
主要特點(diǎn)：
● 模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，后續(xù)升級(jí)簡(jiǎn)單方便；
● 超寬光譜范圍： 200-2500nm；
● 超高靈敏度：水拉曼信噪比>10000:1；
● 超高光譜分辨率及準(zhǔn)確性： <0.08nm光譜分辨，+/-0.2nm準(zhǔn)確度，+/-0.1nm 重復(fù)精度；
● 發(fā)射光譜校正功能；
● 眾多升級(jí)選項(xiàng)，功能齊備；
上圖：OminiFluo-990系統(tǒng)利用得到的鈣鈦礦Cs4PbBr6 在不同溫度下的 穩(wěn)態(tài)發(fā)光以及壽命隨溫度變化測(cè)試數(shù)據(jù)！ （穩(wěn)態(tài)激發(fā)：75W氙燈@360nm；發(fā)射：450-650nm；瞬態(tài)激發(fā)：375nm ps Laser發(fā)射：520nm）
文獻(xiàn)案例：
比如近期的在以釩氧化物為摻雜劑的高性能、穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池研究中（發(fā)表于J. Mater. Chem. A, 2019, 7, 13256–13264，DOI: 10.1039/c9ta03351c，華僑大學(xué)，福建綠色功能材料工程研究中心&教育部環(huán)保功能材料工程研究中心的文章），不同摻雜劑下基于spiro-OMeTAD的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的穩(wěn)態(tài)光致發(fā)光PL光譜的峰值大約在762nm，通過(guò)測(cè)試時(shí)間分辨光譜比較了空穴的復(fù)合萃取能力。使用雙指數(shù)擬合對(duì)數(shù)據(jù)處理中，短壽命組分和長(zhǎng)壽命組分分別與非輻射復(fù)合以及整體性能相關(guān)，原始的鈣鈦礦薄膜的PL 雙組分壽命分別為τ1=22.0 ns ，τ2 = 219.0ns, 而基于spiro-OMeTAD+V2O5 鈣鈦礦顯示了更短的壽命組分： τ1=8.6 ns ，τ2 = 41.0ns， 基于spiro-OMeTAD+O2 鈣鈦礦則為： τ1=19.6 ns ，τ2 = 70.5ns，由此得出結(jié)論：基于基于spiro-OMeTAD的V2O5 摻雜劑的鈣鈦礦展示了更快的更有效的空穴復(fù)合萃取能力。文章中的數(shù)據(jù)見(jiàn)下圖
文章中的時(shí)間分辨PL光譜壽命測(cè)試系統(tǒng)TRPL來(lái)自于卓立漢光的OmniFluo 系統(tǒng)。
對(duì)于更快的發(fā)光過(guò)程，卓立漢光可提供條紋相機(jī)光譜測(cè)試系統(tǒng)可以快速完成ps 量級(jí)的熒光壽命測(cè)試，從而了解更多帶隙間結(jié)構(gòu)信息！ 條紋相機(jī)的測(cè)試方法有望成為超快熒光測(cè)試的新寵！
主要特點(diǎn)：
● 紫外到近紅外光譜響應(yīng)： 200-900nm；
● 超高時(shí)間分辨光譜：<=2ps時(shí)間分辨；
● 主流核心部件，國(guó)際品質(zhì)保障；
● 兼容高頻同步掃描及單次低頻觸發(fā)掃描模式；
● 優(yōu)化系統(tǒng)配置，超高靈敏度；
● 與光譜儀連用，提供完整時(shí)域光譜測(cè)試解決方案
文獻(xiàn)案例
蘭州大學(xué)利用條紋相機(jī)得到的 Cs4PbBr6 以及 CsPbBr3 鈣鈦礦材料的超快熒光組分壽命數(shù)據(jù)（文章發(fā)表在2019年10月9日的 Physical Chemistry Letters ），文章中提到，鈣鈦礦材料Cs4PbBr6 在之前用TCSPC 做壽命測(cè)試的時(shí)候，壽命為2.6ns(69%),15ns(31%), CsPbBr3 無(wú)法測(cè)到，因?yàn)槌隽藘x器測(cè)試的極限！ 然后用條紋相機(jī)測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)了更快的壽命組分，分別為： Cs4PbBr6 (11 ps) and CsPbBr3 (24 ps)。 證明了Cs4PbBr6的衰變速度明顯快于CsPbBr3。
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