1 1.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 上海 200050
2 2.中国科学院大学 材料科学与光电技术学院, 北京 100864
3 3.浙江大学 材料科学与工程学院, 杭州 310027
间接带隙的Cs2NaBiCl6双钙钛矿材料具有近红外宽波段发射特性, 但低发光效率限制了其在近红外发光领域的应用。本工作通过共沉淀法快速制备微米级尺寸的Cs2Ag0.1Na0.9BiCl6:Tm3+双钙钛矿晶体, 实现了近红外荧光增强, 并系统研究了其光学吸收、光致发射(PL)、光致激发(PLE)、时间分辨光致发光和荧光量子效率(PLQY)等光学性能。共沉淀法制备的Cs2Ag0.1Na0.9BiCl6:Tm3+的光学带隙为3.06 eV。在350 nm紫外光激发下, 可以观察到峰值位于680 nm的近红外宽峰发射, 这源于自陷激子发光。通过引入Tm3+作为新的发光中心, 实现了810 nm波段的近红外发光增强, 在780~830 nm波段荧光量子效率(PLQY)从1.67%提高到11.77%, 提高了6.05倍。在650~900 nm波段, Cs2Ag0.1Na0.9BiCl6:Tm3+的近红外PLQY高达25.22%。本研究证明了共沉淀法快速制备的Cs2Ag0.1Na0.9BiCl6:Tm3+钙钛矿作为新型近红外光源材料的可行性。
近红外发光 自陷激子 共沉淀 双钙钛矿 Cs2Ag0.1Na0.9BiCl6 near-infrared emission self-trapped excitons coprecipitation double perovskite Cs2Ag0.1Na0.9BiCl6
合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院, 测量理论与精密仪器安徽省重点实验室, 合肥 230009
近年来, 有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池以其优异的性能和低廉的制造成本受到了广泛关注。然而, 其含有铅元素的毒性以及稳定性阻碍了进一步商业化应用。双钙钛矿材料Cs2AgBiBr6具有稳定性优异、毒性低、载流子寿命长和载流子有效质量小的优势, 是一种颇具潜力的光伏材料, 已被应用于太阳能电池并展现出良好的性能。但是Cs2AgBiBr6钙钛矿太阳能电池的光电转换效率还无法与有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池相媲美, 发展仍面临诸多挑战。本文首先介绍了Cs2AgBiBr6的晶体结构及容忍因子等结构参数; 然后介绍了溶液法、反溶剂辅助成膜法、气相法、真空辅助成膜法以及喷涂法等薄膜制备工艺的进展, 评述了各种薄膜制备工艺的优缺点; 接着从元素掺杂、添加剂工程及界面工程(界面能级匹配和界面缺陷钝化)三方面介绍了Cs2AgBiBr6钙钛矿太阳能电池的性能优化策略, 结合近年来的研究进展进行了评述; 最后指出Cs2AgBiBr6钙钛矿太阳能电池面临的挑战, 并从前驱体溶剂工程、带隙工程以及器件降解机理三方面展望了未来研究方向。
Cs2AgBiBr6 太阳能电池 光电转换效率 双钙钛矿 综述 Cs2AgBiBr6 solar cell power conversion efficiency double perovskites review
伊犁师范大学物理科学与技术学院, 新疆凝聚态相变与微结构实验室, 伊宁 835000
通过溶胶-凝胶法制备出一系列Dy3+掺杂的Y2MgTiO6(YMT∶Dy3+)荧光粉, 并利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、荧光光谱仪对荧光粉的晶体结构、微观形貌及发光性质进行研究和分析。研究结果显示, YMT∶Dy3+荧光粉为双钙钛矿结构, Dy3+掺杂不改变样品的晶体结构。在近紫外光(352 nm)的激发下, 样品的发射光谱显示出典型的Dy3+特征发射峰, 分别是485 nm处的蓝光、578 nm处的黄光, 以及650~700 nm的红光。当Dy3+摩尔浓度x=0.03时, 荧光粉出现浓度猝灭效应, 其浓度猝灭机制为电偶极子-电偶极子相互作用(d-d)。YMT∶Dy3+荧光粉的CIE色坐标明显受到Dy3+的浓度影响, 其中YMT∶0.02Dy3+荧光粉的CIE色坐标为(0.406, 0.407), 位于暖白光区, 可作为一种暖白光荧光粉应用于近紫外激发白光发光二极管(w-LEDs)。
溶胶-凝胶法 Dy3+掺杂 双钙钛矿结构 暖白光 白光发光二极管 sol-gel method Dy3+doping Y2MgTiO6 Y2MgTiO6 double perovskite structure warm white light w-LEDs
中国矿业大学材料与物理学院，江苏 徐州 221116
双层钙钛矿结构氧化物具有优异的离子电子电导率，作为固体氧化物燃料电池（SOFC）阴极材料被广泛研究。以PrBaCo2O5+δ作为母体材料，采用Ca离子在Pr位和Ba位进行掺杂，采用溶胶凝胶法制备出了Pr0.9Ca0.1Ba1-xCaxCo2O5+δ(0≤x≤0.3，PCBC)阴极材料。电导率测试结果表明：Ca离子共掺杂能够有效改善材料的电导率。电化学性能测试结果表明：x=0.2的阴极具有最佳的氧催化活性，700 ℃时极化阻抗仅为0.069 ?偸cm2。在理论研究中，通过GGA-PBE泛函分别计算了PrBaCo2O5+δ、Pr0.75Ca0.25BaCo2O5+δ与Pr0.75Ca0.25Ba0.75Ca0.25Co2O5+δ的氧空位形成能、态密度及O s和O p的能带中心。研究发现，Pr位掺Ca能减小氧空位形成能，Ba位掺杂Ca反而会增大氧空位形成能。O p带中心的计算结果表明：Ba位掺Ca的策略有效增加了材料的氧还原活性。双钙钛矿A位钙离子的共掺杂策略能够有效改善样品的热膨胀、高温电导率和电化学性能，提高材料的长期稳定性。
固体氧化物燃料电池 双钙钛矿 阴极 密度泛函理论 电化学性能 solid oxide fuel cell double perovskite cathode density function theory calculation electrochemical performance
全无机卤化双钙钛矿是一类具备优异光电特性和稳定性的环境友好型非铅材料。因其在太阳能电池、光电探测器和发光二极管中具有巨大的应用潜力，受到国内外研究人员的青睐。本综述主要围绕全无机卤化双钙钛矿的结构特点和光电特性展开研究，重点对全无机卤化双钙钛矿的制备方法和应用方向进行归纳。最后，进一步总结了全无机卤化双钙钛矿材料目前的科学瓶颈及解决方案，期望对全无机卤化双钙钛矿的材料性能提升和光电器件应用提供有价值的参考。
全无机卤化双钙钛矿 光电性质 制备工艺 光电器件 All-inorganic halide double perovskites photoelectrical properties preparation process optoelectronic devices
1 广东电网有限责任公司广州供电局 广州 510600
2 中国科学院上海应用物理研究所 上海 201800
3 上海师范大学 上海 200234
4 中国科学院大学 北京 100049
作为氢燃料利用的核心器件，固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）可以高效地将燃料气转化为电能。燃料电池中的阴极作为氧还原反应的发生场所，不仅对性能输出占有重要的影响，而且还是燃料电池的稳定性和寿命的关键决定因素。针对阴极材料的研究在推动燃料电池技术发展及产业化进程中具有重要意义。为了提升阴极的电化学性能，本文对双钙钛矿结构氧化物PrBa0.8Ca0.2Co2O5+δ（PBCC）中的钴元素进行掺杂调控，研究掺杂元素的种类、浓度对材料电化学性能的影响，通过电化学性能测试确定了最优的掺杂元素类型和含量。当使用掺杂5 mol%铁元素的PBCC材料作为阴极时，燃料电池在700 °C的最大功率达到了1 259 mW?cm-2，远优于未掺杂时的988 mW?cm-2。对掺杂元素含量和种类的优化有助于提升固体氧化物燃料电池的电化学性能。
固体氧化物燃料电池 阴极 双钙钛矿 B-位掺杂 Solid oxide fuel cell Cathode Double perovskite B-site doping
双钙钛矿结构化合物具有化学稳定性高、声子能量低、易于稀土离子掺杂和多种可调变的晶体学格位等优点，是一种优良的上转换发光基质材料。本文采用高温固相法在600 ℃下合成了双钙钛矿结构Rb3GaF6∶Er3+,Yb3+上转换发光材料，并采用X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)和荧光光谱仪对其成分、结构和发光特性进行系统表征。在980 nm激发下，制备的样品在521和548/561 nm处产生的绿光发射分别归因于Er3+的2H11/2-4I15/2、4S3/2-4I15/2能级上的电子跃迁，同时在656 nm处产生的红光发射对应于Er3+的4F9/2-4I15/2能级上的电子跃迁。此外，本文探究了Rb3GaF6∶Er3+,Yb3+的上转换发光机理。
双钙钛矿 上转换 发光特性 稀土掺杂 高温固相法 发光机理 double perovskite Rb3GaF6∶Er3+,Yb3+ Rb3GaF6∶Er3+,Yb3+ up-conversion luminescence characteristic rare earth doping high-temperature solid-phase method luminescence mechanism
1 武汉大学物理科学与技术学院, 武汉 430064
2 中国地质大学 (武汉)材料与化学学院, 武汉 430070
3 武汉大学苏州研究院, 江苏苏州 215125
Sr3Sn2O7:Sm3+是一种被广泛研究的应力法光材料, 但关于 Sm3+掺杂量的研究仍然存在缺失。本工作采用高温固相法制备 Sr3-xSn2O7:xSm3+。在 Sr3Sn2O7中掺入少量 Sm3+后, 样品仍然保持着非中心对称的双钙钛矿结构。样品在受到紫外灯激励或应力施加之后, 能展现出稳定的光致发光、长余辉和应力发光性能, 且这三者的光谱显示出一致性。应力发光来源于 Sm3+的 4G5/2激发态向 6HJ (J=5/2, 7/2, 9/2)基态的电子跃迁。通过调控 x值对其发光性能进行优化, 在 x=0.020时性能昀好。Sm3+掺杂量的变化对应力发光性能的影响, 既对现有的相关工作进行了补充, 同时也能为未来的相关研究起到参考或指导的作用。
锡锶氧化物 三价钐离子 双钙钛矿 应力发光 tin strontium oxide trivalent samarium ion double perovskite mechanoluminescence
1 中国矿业大学材料与物理学院，江苏 徐州 221116
2 中国矿业大学化工学院，江苏 徐州 2211161
通过改进的自蔓延燃烧法合成制备高熵双钙钛矿SmBa(Mn0.2Fe0.2Co0.2Ni0.2Cu0.2)2O5+δ (HE-SBC)阴极材料，并复合10%(摩尔分数)Gd2O3掺杂CeO2(GDC)以优化性能。结果表明：通过B位高熵的方法可以显著减小Co离子由价态变化而引起的热膨胀，从而降低SmBaCo2O5+δ 的热膨胀系数。在800 ℃，以氧化钇稳定氧化锆(YSZ)为电解质的HE-SBC对称电池的极化阻抗(Rp)为1.04 Ω·cm2，阳极支撑单电池的最高功率密度和Rp分别为683.53 mW/cm2和0.46 Ω·cm2。进一步通过复合GDC (HE-SBC与GDC的质量比7:3)以增加三相界面提高HE-SBC的催化活性，在800 ℃ HE-SBC-GDC复合阴极对称电池的极化阻抗仅为0.09 Ω·cm2，且阳极支撑单电池的最高功率密度和Rp分别为838.66 mW/cm2和0.12 Ω·cm2。
固体氧化物燃料电池 双钙钛矿 高熵氧化物 复合电极 solid oxide fuel cells double perovskite high-entropy oxide composite electrode
