钙钛矿CsPbBr3角分辨光电子能谱首次观测强Jahn-Teller能带分裂
国际合作团队在卤化物钙钛矿CsPbBr3的角分辨光电子能谱中同时观测到Jahn-Teller效应的两类关键特征——正交 replica 能带及数百meV量级的能带窄化、分裂与简并度解除,并通过变温X射线衍射将这些效应与PbBr6八面体倾转直接关联,为钙钛矿光电性能调控提供结构依据。
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国际合作团队在卤化物钙钛矿CsPbBr3的角分辨光电子能谱中同时观测到Jahn-Teller效应的两类关键特征——正交 replica 能带及数百meV量级的能带窄化、分裂与简并度解除,并通过变温X射线衍射将这些效应与PbBr6八面体倾转直接关联,为钙钛矿光电性能调控提供结构依据。
中国研究团队通过极端混合策略将13种阳离子同时嵌入钙钛晶格(A位8种、B位5种),结合激光可控合成技术,使高熵钙钛矿在600°C高温下实现9.3GHz超宽有效吸收带宽,超越此前所有报道的氧化物吸波材料,为高温电磁防护提供新材料范式。
宾州州立大学研究团队在《Advanced Functional Materials》发表论文并申请专利:以定制合成DNA序列与结晶钙钛矿半导体结合,构建全新混合存储材料平台,DNA单克可存2.15亿GB数据,制成的器件功耗较常规电子存储降低100倍,为数据中心高密度低功耗存储提供新路径。
Ivan Scheblykin、Yana Vaynzof等8月14日提交arXiv的论文结合时间分辨光致发光与激发强度依赖的量子产率测量,建立统一模型定量再现三阳离子钙钛矿薄膜的发光衰减与绝对量子产率。研究发现深浅陷阱与俄歇辅助陷阱复合共存,且后者在一个太阳光强下占主导,成为光伏性能的关键限制因素。
研究人员建立了连接金属卤化物钙钛矿晶格动力学、电子-声子耦合和卤素离子迁移的统一理论框架,揭示低频剪切模式主导离子迁移而高频拉伸模式主导载流子散射,为同时优化电荷和离子传输提供微观机制指导。
Tandem PV宣布其钙钛矿-硅四端(4T)叠层太阳能组件效率达30.4%,已签署近10亿美元LOI订单,预计今年开始商业化销售,2028年实现GW级量产。该技术可将标准2平方米组件突破1000瓦功率大关,有望重塑光伏行业效率基准。
印度研究团队发现传统被视为惰性组分的PVDF粘结剂在无铅钙钛矿CsSnCl3超级电容器中实际决定了最佳电解质组成,提出界面平衡规则描述粘结剂含量与电解质浓度的线性关系。
中美多机构联合团队发表综述,系统论述了利用高通量计算、自动化合成、机器人测试和机器学习构建闭环工作流,自主优化用于H2O和CO2两步热化学分解制燃料的复杂多阳离子氧化物(萤石、钙钛矿、高熵氧化物)的设计路线图。
研究团队通过第一性原理计算结合缺陷图神经网络,系统研究了Ca-Ce-Ti-Mn钙钛矿的氧空位形成能在热化学水分解制氢中的作用。发现局部B位化学主导氧空位能量(变化1.0-1.5eV),优化组成的Ce/Mn均衡区域在1350°C即可达到与二氧化铈1600°C相当的氧化还原循环容量,降低制氢温度需求。
研究人员提出了一组机制依赖型描述符,能够预测钙钛矿氧化物在化学链和储氧应用中的氧气容量。该发现为清洁能源技术中钙钛矿材料的理性设计提供了理论框架,可加速高温空气分离和化学链燃烧催化材料的开发。
住友化学与理化学研究所、东京大学、东北大学组成的联合研究团队在6月23日宣布,成功制备出无铅卤化物钙钛矿CsGeI3的高品质外延薄膜,并在可见光波段观测到源于量子几何效应的“位移电流”,其性能指标较已报道材料提升一个数量级以上。研究同步发表于《美国国家科学院院刊》(PNAS),为无铅环境友好型光电转换材料及下一代太阳能电池、光探测器提供了新的材料路线,对降低钙钛矿器件对铅元素的依赖具有重要意义。
一个国际研究团队开发了基于基因组学思想的机器学习框架,从13088种电荷平衡的无铅双钙钛矿组合中筛选出5种经DFT验证的热力学稳定半导体材料(Rb2SnMnBr6、Cs2CdSnBr6、Cs2CdSnI6、Cs2KGaI6、Cs2AgAlBr6),均位于凸包上(E_hull小于等于0 meV/atom),光学吸收峰值超过10的5次方cm负1次方,具备光伏、传感和透明电子器件应用前景。该框架在1221个DFT计算化合物上训练,稳定性分类器ROC-AUC达0.92,带隙预测R2达0.93。
日本东京都市大学研究团队在钙钛矿-CIGS(铜铟镓硒)两端叠层太阳能电池中引入新型阻挡层提升钙钛矿结晶质量,经日本产业技术综合研究所(AIST)认证实现25.14%光电转换效率,较此前德国HZB研究所24.6%的纪录提升0.54个百分点,首次突破25%效率壁垒,活性面积1平方厘米,开路电压1.845 V,填充因子83.5%。
荷兰Eindhoven University of Technology等机构研究者利用基于密度泛函理论数据训练的神经网络势进行分子动力学模拟,系统研究了MAPbI3中的离子迁移。结果显示多数缺陷物种室温下迁移势垒仅0.15至0.20 eV,MA间隙离子通过涉及多个MA离子的协同机制实现高速迁移,修正了对杂化钙钛矿离子输运的传统认知。
研究结合大尺度分子动力学与DFT精度机器学习力场,揭示了FAPbI3的结构动力学。发现低温下存在动力学捕获的亚稳态孪晶畴网络,不是独立的体相多形体而是由浅层倾斜能与FA再取向动力学竞争决定的。该结构在空间上产生变化的电子无序,直接导致Urbach能在低温下反常增加。
研究团队利用弱限域CsPbCl3钙钛矿纳米晶中的巨振子强度效应和相干辐射加速机制,实现主导闪烁寿命仅13.11皮秒、光产额达21,851光子/MeV的超快闪烁体,发射速率比现有最先进超快闪烁体高出100倍以上。实测符合时间分辨率达30.8皮秒,成功分辨13.5皮秒电子束团和16.6皮秒单次伽马射线脉冲。