我国科学家揭示钙钛矿材料中电荷输运独特量子干涉效应

科学日报(陈通讯员乔)钙钛矿型太阳能电池在短短七年时间内实现了25%的光电转换效率，可与发展了40多年的传统晶体硅太阳能电池相媲美。随着性能研究的深入，钙钛矿太阳能电池的科学机理研究越来越受到重视。最近，南开大学电子信息与光学工程学院李跃龙副教授与厦门大学化学与化学工程学院洪文静教授团队和英国兰卡斯特大学柯林·兰伯特院士合作，在世界上首次报道了钙钛矿材料在纳米尺度电荷输运中独特的量子干涉效应，为基于量子效应制备钙钛矿材料和器件提供了可能。相关的研究结果最近发表在权威的国际期刊《自然通讯》上。

钙钛矿材料因其优异的光电性能成为近年来材料科学的研究热点，并已成功应用于太阳能电池、发光二极管和光电探测器等领域。“钙钛矿材料中电荷的传输过程是影响其性能的关键步骤之一。理解和研究纳米尺度下钙钛矿材料中电子输运的独特效应，对钙钛矿材料和器件的设计和性能改进具有重要的指导意义李月龙说道。

为此，李月龙等研究人员设计合成了一系列钙钛矿量子点，并依托厦门大学洪文静教授团队自主研发的皮米位移控制精度的科学仪器对钙钛矿量子点进行了原位测试。通过金电极在钙钛矿电池之间的滑动，研究人员实现了在单个电池上距离只有5埃的不同连接位置之间的电荷传输测试，并且意外地观察到当电极连接到同一电池中的不同位置时，其电荷传输能力已经显著提高了近一个数量级。通过与科林·兰伯特院士的合作，研究人员揭示了这种未报道的电导率增强现象是由于纳米尺度钙钛矿材料中电荷传输的量子干涉效应。

跨学科国际合作的这一重要突破成功地将量子干涉的研究体系扩展到钙钛矿材料。有望揭示高效钙钛矿太阳能电池等光电器件的背后的秘密效应，开辟基于量子效应的新型高性能钙钛矿光电器件的新研究领域。