鈣鈦礦-頂刊釘子戶

大多數常規的太陽能電池由夾在兩個電極之間的硅層制成。硅太陽能電池壽命長且非常穩定，但也有其局限性。其中一種局限性在于它們無法吸收太陽光譜中所有波長的能量。但是鈣鈦礦卻有望成為太陽能電池的候選材料。

鈣鈦礦可以很容易的在低溫工藝中由普通鹽制成，這是它們的一個優勢，例如旋涂，并且可以制成墨水，然后印刷到柔性基板上，形成柔性太陽能電池。鈣鈦礦的另一個優勢是通過設計可以比硅更有效地吸收太陽的波長。

鈣鈦礦是大量具有鈣鈦礦晶體結構的化合物。化學通式為abx3，其中a和b為陽離子，x為陰離子。

現階段仍需要大量研究工作以改善鈣鈦礦光伏材料的縮放比例、穩定性、壽命以及如何消除缺陷以提高效率。如今，由晶體硅制成的太陽能電池的效率高于25％。鈣鈦礦太陽能電池已經從2012年的13％增長到20％以上！

圖1：太陽能電池的功率轉換效率。由ossila提供。

研究人員使用激光來研究光如何與微米級的鈣鈦礦發生光譜和動態相互作用，這種方法已經廣泛應用。與傳統光源相比，激光可以進行更深入的分析，以推進鈣鈦礦研究的突破。現階段的挑戰之一是找到a，b和x的組成。

吸收效率測量：

使用超連續光譜激光進行效率映射

了解鈣鈦礦晶體對太陽光譜不同波長的吸收效率至關重要。可以通過光電流光譜法和成像來進行吸收效率測量。

我們的superk白光激光器和superk varia濾光器件可提供超寬光譜范圍用以代替研究材料所需的太陽光譜。superk提供皮秒級脈沖輸出和高品質光束，能夠以衍射極限研究材料光學特性。測量吸收系數和折射率的設置如圖4所示。

采集光譜和時間數據：

用皮秒脈沖激光器研究結構特性

結構特性，例如樣品的均勻性和缺陷，可以幫助理解材料的局限性。在這個領域，高光譜成像和激子擴散映射可以派上用場。superk白光激光器的光譜和皮秒脈沖特性支持同時采集光譜和時間數據。

superk激光器的*特性使您可以在可見光譜和近紅外光譜中的任何波長處都有一個皮秒脈沖源。結合單光子檢測，可以在微米尺度上繪制激發粒子壽命和擴散長度的圖譜，揭示出只有通過superk技術的多功能性才能實現的激發粒子動力學和缺陷密度。

在其裝置中使用我們的激光和可調濾光鏡的鈣鈦礦研究人員的例子

一、路德維希馬克西米利安斯大學，urban教授小組

urban教授小組使用圖2中的裝置來測量激發離子壽命。

superk激光器，光譜儀和快速單光子檢測器（apd）的組合使獲得光譜和光子壽命信息成為可能。高功率使得能夠從高吸收性材料中更快地進行采集。

需要用短波長以盡可能接近標準太陽光譜（例如astmg-173-03），這使我們的superk fiu-15或exu-6成為好的選擇。

圖2：由a.s.urban教授的納米光譜小組提供。

urban教授的小組在圖2的設置中添加了攝像機，以實現激子擴散長度的測量，請參見圖3。

圖3：由a.s.urban教授的納米光譜小組提供。

二、莎拉•布里特曼（sarah brittman）和埃里克•加內特（erik c. garnett），阿莫夫納米光學中心研究所

sarah brittman和erik c.garnett正在執行折射率和吸收系數成像。來自超連續譜激光器的光被聲光可調濾波器（superk select aotf）過濾，并被物鏡聚焦到樣品上，樣品被安裝在壓電臺上。

三個光電探測器分別測量通過掃描aotf產生的每個波長的入射光束，透射光束和反射光束。半波片用于控制激光器的偏振。使用后視鏡，鏡頭和照相機對樣品成像以定位晶體。

圖4：由sarah brittman和erik c. garnett提供。

superk超連續譜激光器應用領域

• 泵浦探測光譜

• 折射率

• 吸收系數成像

• 光致發光

• 發射（激發）壽命；多維度

• 效率（ipce與qe）；太陽模擬

• 單光子計數

使用我們的superk白光激光，superk select和superk varia來描述鈣鈦礦研究的論文

nonradiative energy transfer between thickness-controlled halide perovskite nanoplatelets by andreas singldinger, moritz gramlich, christoph gruber, carola lampe, and alexander s. urban published in acs energy letters 0, 5. doi: 10.1021/acsenergylett.0c00471.

measuring n and k at the microscale in single crystals of ch3nh3pbbr3 perovskite by sarah brittman and erik c. garnett, published in the journal of physical chemistry c 2016 120 (1), 616-620. doi: 10.1021/acs.jpcc.5b11075.

impact of excess lead iodide on the recombination kinetics in metal halide perovskites by aboma merdasa, alexander kiligaridis, carolin rehermann, mojtaba abdi-jalebi, jonas st?ber, boris louis, marina gerhard, samuel d. stranks, eva l. unger, and ivan g. scheblykin, published in acs energy letters 2019 4 (6), 1370-1378. doi: 10.1021/acsenergylett.9b00774.

highly luminescent cesium lead halide perovskite nanocrystals with tunable composition and thickness by ultrasonication by yu tong, eva bladt, meltem f. aygüler, aurora manzi, dr. karolina z. milowska, verena a. hintermayr, prof. dr. pable docampo, prof. dr. sara bals, dr. alexander s. urban, dr. lakshminarayana polavarapu, and prof. dr. jochen feldmann, published in angewandte chemie international edition 55.44, 2016. doi: 10.1002/anie.201605909.

polymer nanoreactors shield perovskite nanocrystals from degradation by verena a. hintermayr, carola lampe, maximilian l?w, janina roemer, willem vanderlinden, moritz gramlich, anton x. b?hm, cornelia sattler, bert nickel, theobald lohmüller, and alexander s. urban, published in nano letters 2019 19 (8), 4928-4933. doi: 10.1021/acs.nanolett.9b00982.