光伏用钙钛矿启发材料——从设计到器件

铅卤化物钙钛矿在过去十年中展现了光伏功率转换效率的惊人提升。尽管钙钛矿通常通过在低温下使用简单的溶液法生长，但最高效的钙钛矿器件现已超越行业标准的多晶硅太阳能电池。然而，铅的毒性及其在水中的易溶性是广泛应用的隐患。这些挑战，连同钙钛矿的诸多成功，激发了多个学科寻找无铅且稳定的替代材料的重大努力，以期模仿钙钛矿以低温、简便的制备方法来获得高性能的能力。本综述讨论了为发现无铅钙钛矿启发材料所采取的计算与实验方法，以及合成这些化合物的近期成功与挑战。讨论了铅卤化物钙钛矿在光伏器件中展现非凡性能的原子尺度起源，以及在替代性下一代材料中实现此类高性能的关键挑战。除光伏外，本综述讨论了钙钛矿启发材料在推动其他光电子应用中使用新材料方面的影响，即发光二极管、光催化剂、辐射探测器、薄膜晶体管和忆阻器。最后，讨论了该领域在推进钙钛矿启发材料向商业器件实现发展中所面临的前景与关键挑战。