钙钛矿量子点,是普通钙钛矿的升级材料,是一种新型光电纳米材料,其光电性能优异,具有光吸收率高、荧光量子产率高、发射谱线窄、光谱覆盖范围较宽、发射波长可调谐等优点。钙钛矿量子点的稳定性高于普通钙钛矿材料,并且晶相可调节,可以广泛应用在太阳能电池、发光二极管、激光器、光电探测器等领域中。
钙钛矿材料具有优异的吸光性、导电性、电磁性、电催化性、氧化还原性等特点,在光电领域具有巨大市场潜力。例如用来制造有机发光二极管(OLED),钙钛矿材料可在保证高分辨率的同时实现高亮度,能够推动显示技术进步;钙钛矿材料制造的太阳能电池,可以达到高光电转化效率、低成本、小体积等要求,是第三代太阳能电池,在替代传统单晶硅太阳能电池方面潜力巨大。
但钙钛矿稳定性存在不足,例如应用在太阳能电池中,易受紫外光影响产生不利的光催化,使得电池的电子传输层电子迁移率不稳定,导致光电转化效率稳定性下降。这个弊端限制了钙钛矿的规模化应用,因此性能稳定的钙钛矿材料研制成为重点,钙钛矿量子点因此被研发问世。根据新思界产业研究中心发布的
《2022-2027年中国钙钛矿量子点行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示,钙钛矿量子点除了具有普通钙钛矿材料的优点外,还具有高量子产率、高缺陷容忍度等优点,材料稳定性高,且光电转化效率得到进一步提升,并具有易于合成的优势。
我国钙钛矿量子点技术研究正在不断深入。2017年10月,中科院长春光机所团队合成了不同卤素掺杂的全可见光谱区高性能钙钛矿量子点,其荧光量子效率高、发射峰窄、稳定性明显提升。2021年9月,广东省科学院半导体研究所与中科院长春应用化学研究所合作,利用高价金属镓离子对钙钛矿量子点表面进行钝化修饰,开发出高性能钙钛矿量子点并成功应用于发光二极管中。
除稳定性以外,成本较低的批量化制备工艺是限制钙钛矿量子点市场发展的另一重要因素。钙钛矿量子点制备一般采用高功率密度脉冲激光,其价格高昂。2018年8月,中科院福建物质结构研究所团队利用稀土纳米晶到CsPbX3钙钛矿量子点的辐射能量传递,首次实现了CsPbX3量子点在低功率半导体激光器激发下的高效转换发光。这有利于钙钛矿量子点材料规模化生产。
新思界
行业分析人士表示,在全球范围内,TCL、三星、海信、华为、小米等纷纷推出量子点电视,钙钛矿量子点凭借高分辨率、高亮度、无镉等优点成为最佳量子点材料之一;为实现碳中和,全球多个国家大力发展新能源产业,太阳能发电成为电力行业的重要组成部分,钙钛矿太阳能电池是第三代产品,与目前市场主流的单晶硅太阳能电池相比,其光电转化效率明显提高。由以上来看,钙钛矿量子点拥有广阔发展前景。