近年來，有機-無機鈣鈦礦材料是鈣鈦礦太陽能電池、電致發(fā)光、光敏器件的關鍵材料，應用前景廣闊，發(fā)展大面積高度均勻的鈣鈦礦薄膜制備技術是有機-無機鈣鈦礦材料實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應用的首要問題。
目前常用的有機-無機鈣鈦礦材料體系與傳統(tǒng)純無機太陽能材料區(qū)別在于有機陽離子的存在，因此如何調控有機陽離子實現(xiàn)大面積高度均勻的鈣鈦礦薄膜制備是一項非常有挑戰(zhàn)性的工作。中國科學院青島生物能源與過程研究所青島儲能院自2013年開始一直致力于通過對有機單元的調控實現(xiàn)對鈣鈦礦材料和器件性能的優(yōu)化，該院研究人員與美國布朗大學、美國可再生能源實驗室緊密合作開發(fā)了甲脒鉛碘新鈣鈦礦材料體系（Chem. Mater. 2014, 26, 1485；Patent: ZL201310257024.0），提出了鈣鈦礦太陽能電池薄膜的氣體修復技術（Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 9705; J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 750; Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 14723；Patent: 2015101841 50.7），這為鈣鈦礦器件從實驗室到商業(yè)化快速過渡奠定了堅實的基礎。
在有機單元調控鈣鈦礦材料光電性質方面，研究了不同有機陽離子或分子在鈣鈦礦薄膜材料中的交換機理，揭示了離子交換在促進鈣鈦礦相轉化過程的作用機理（Chem. Mater., 2015, 27, 7149; Chem. Commun. 2016, 52: 3828），進而實現(xiàn)了對混合陽離子鈣鈦礦材料中有機陽離子的連續(xù)變化和有效調控（J. Mater. Chem. A, 2016, 4, 14437; J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 5535），開發(fā)了物理方法精確控制有機離子和分子交換工藝，這為將來制備高效率鈣鈦礦太陽能電池提供重要技術支撐。
在調控有機單元修復鈣鈦礦薄膜缺陷結構方面，首次提出了甲胺氣體后修復技術，借助有機單元和無機單元之間的弱氫鍵作用，通過氣氛的控制，實現(xiàn)了鈣鈦礦薄膜缺陷結構的自修復，該工藝是目前最有效的制備大面積鈣鈦礦薄膜的新技術，為改善薄膜質量提供了新途徑，并被Science雜志進行亮點報告。
該項目的研究得到了國家自然科學基金委、科技部國際合作項目、山東省自然基金重點項目和青島市儲能基金的支持，相關成果已發(fā)表SCI論文15篇，申請中國發(fā)明專利5項。
