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編者按：與電子傳輸對(duì)信息技術(shù)至關(guān)重要一樣，離子傳輸是能源研究背景下的一個(gè)關(guān)鍵現(xiàn)象。通過(guò)光調(diào)整離子傳導(dǎo)將為新的應(yīng)用領(lǐng)域提供廣闊的發(fā)展空間，但要為這種效應(yīng)提供明確的證據(jù)已經(jīng)非常困難。近日，有人通過(guò)各種技術(shù)，提供了這種意外現(xiàn)象的基本原理，并表明它直接導(dǎo)致鈣鈦礦迄今未被考慮的光分解路徑。

引言

對(duì)離子和質(zhì)量傳輸?shù)墓庑щm然非常吸引人，但很多方面仍是未知的。 已有研究顯示光生電子載體用于摻入氧氣的氧化物并可能影響其化學(xué)計(jì)量。在生物電化學(xué)中，照明已被證明通過(guò)改變離子通道的滲透性來(lái)引發(fā)神經(jīng)活動(dòng)。然而，在這些例子中，質(zhì)量傳遞特性的變化間接地發(fā)生。與電子傳輸對(duì)信息技術(shù)至關(guān)重要一樣，離子傳輸是能源研究背景下的一個(gè)關(guān)鍵現(xiàn)象。通過(guò)光調(diào)整離子傳導(dǎo)將為新的應(yīng)用領(lǐng)域提供廣闊的發(fā)展空間，但要為這種效應(yīng)提供明確的證據(jù)已經(jīng)非常困難。

成果簡(jiǎn)介

近日，洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院Joachim Maier(通訊作者)、Michael Gr?tzel等人通過(guò)各種技術(shù)，如轉(zhuǎn)移數(shù)量測(cè)量，滲透研究，化學(xué)計(jì)量變化，霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)和使用阻塞電極，表明光激發(fā)增強(qiáng)了幾個(gè)數(shù)量級(jí)的甲基碘化鉛，原型金屬鹵化物光伏 材料。提供了這種意外現(xiàn)象的基本原理，并表明它直接導(dǎo)致鈣鈦礦迄今未被考慮的光分解路徑。相關(guān)成果以題為“Large tunable photoeffect on ion conduction in halide perovskites and implications for photodecomposition”發(fā)表在了Nat. Mater.上。

圖文導(dǎo)讀

圖1 用于在黑暗和光照下研究離子傳導(dǎo)的直接實(shí)驗(yàn)方法示意圖


a)MAPI作為電解質(zhì)相電池單元的開(kāi)路電壓

b)在黑暗和光照下滲透電池

c)甲苯處理有和沒(méi)有照明的MAPI膜

圖2 MAPbI3薄膜的電子和離子電導(dǎo)率作為光強(qiáng)度的函數(shù)


a)在A(yíng)r氣氛40℃下恒電流極化從d.c.中提取的數(shù)據(jù)

b)σeon和σion作為碘分壓函數(shù)的比較

c)EMF電池兩端的開(kāi)路電壓

d)沉積在Cu箔上MAPI膜的X射線(xiàn)衍射圖

圖3 光分解路徑的示意圖


a)照明時(shí)，碘的化學(xué)勢(shì)在黑暗中的平衡值上有效提高

b)由這種差異驅(qū)動(dòng)的啟動(dòng)碘流量

小結(jié)

該研究通過(guò)各種獨(dú)立的方法明確表明，能隙高于間隙的照明在MAPI中增加了σeon和σion數(shù)量級(jí)。除了對(duì)鹵化物鈣鈦礦的性能和穩(wěn)定性帶來(lái)的嚴(yán)重影響之外，這種前所未有的效應(yīng)對(duì)于固體的化學(xué)和物理學(xué)具有重要意義，甚至可能為新一代智能器件的生成鋪平道路。

原標(biāo)題：鹵化物鈣鈦礦離子傳導(dǎo)的可調(diào)光電效應(yīng)及其對(duì)光分解的影響