对话《自然-通讯》编辑：钙钛矿研究有哪些新兴趋势？
对话《自然-通讯》编辑：钙钛矿研究有哪些新兴趋势？
钙钛矿材料因其优异的光电性能，在太阳能电池、发光二极管（LED）等领域展现出巨大潜力。近期，SpringerMaterials的Sharon George采访了《自然-通讯》的几位编辑，深入探讨了钙钛矿研究的最新进展和未来方向，涉及光伏、LED技术、量子应用以及可持续发展等多个领域。
光伏领域的突破：从叠层电池到室内光伏
钙钛矿在光伏领域的研究热度持续攀升。《自然-通讯》高级编辑Natalie Lok Kwan Li指出，当前研究重点在于提升太阳能电池和模块的性能。叠层太阳能电池是该领域的重要突破，通过将钙钛矿材料与其它半导体结合，实现了比传统单结太阳能电池更高的转换效率。
另一个新兴趋势是钙钛矿在太空光伏和室内光伏（IPV）领域的应用。这些场景要求材料能在低光照条件下高效工作，钙钛矿材料恰好满足这一需求。最新研究表明，室内钙钛矿太阳能电池的效率可接近45%，有望成为物联网设备的理想电源。
值得关注的研究包括卤化物钙钛矿的辐射损伤与修复机制，以及卷对卷制备的钙钛矿太阳能电池模块。这些进展不仅提升了钙钛矿太阳能电池的稳定性和可制造性，也为商业化铺平了道路。
LED与显示技术的革新
钙钛矿在LED和显示技术领域也取得了重要突破。《自然-通讯》主编Steven Lukman表示，越来越多的研究聚焦于通过添加剂提升钙钛矿LED的效率和稳定性。这些添加剂可以添加到基体材料或界面处，以优化LED的整体性能。
随着钙钛矿LED向商业化迈进，研究人员也在积极应对大面积制造和可持续性挑战。例如，通过循环经济模式回收废弃材料，以提高钙钛矿太阳能电池的环境友好性。
钙钛矿材料在先进显示技术中也展现出巨大潜力。多家公司正在推进钙钛矿荧光体显示器的商业化，其中一些原型机尺寸已达到惊人的77英寸。这充分展示了钙钛矿优异的发光性能及其在显示行业的变革潜力。
量子技术的新前沿
钙钛矿的应用远不止于传统光伏和LED领域。目前，研究人员正积极探索其在量子技术中的应用潜力。Lukman指出，钙钛矿在单光子发射、偏振发光及圆偏振发光方面的特性备受关注，这些特性对于开发先进量子技术至关重要。
此前专注于钙钛矿中热载流子冷却的研究人员，现在也开始关注这些高级应用。例如，有研究展示了胶体卤化铅钙钛矿量子点的相干单光子发射，这为量子计算和量子通信领域带来了新的可能。
应对可持续发展挑战：无铅方案与循环经济
铅的使用是钙钛矿研究面临的主要环境挑战。为解决这一问题，研究人员正积极开发无铅替代方案。《自然-通讯》高级编辑Harry Geddes强调，理解缺陷和无序对钙钛矿性质的影响至关重要。通过开发缺陷耐受材料，研究人员能够设计出更稳定、高效的无铅钙钛矿。
此外，钙钛矿材料的循环经济模式也日益受到重视。通过回收和再利用钙钛矿材料，可以减少废弃物，降低环境影响。例如，有研究探讨了防止钙钛矿中铅释放的方法，以实现安全回收和再利用。
未来展望：缺陷调控与高级应用
钙钛矿研究的未来方向在于深入理解并调控缺陷耐受性。通过全面掌握组分变化对材料性质的影响，研究人员能够对钙钛矿进行精细调控，以满足不同应用场景的需求。这不仅是钙钛矿研究的核心，也是整个材料化学领域的关键议题。
近期研究重点报道了通过缺陷控制和组分设计稳定甲脒碘化铅钙钛矿的进展。同时，自动材料合成与表征技术正在加速新型钙钛矿固溶体的发现。这些创新推动着整个领域的发展，为高级应用带来了新的可能。
钙钛矿数据集：助力科研创新
为支持钙钛矿研究的持续创新，施普林格·自然与杜克大学联合推出了钙钛矿数据集。该数据集由杜克大学HybriD3团队和Volker Blum教授领导汇编，通过SpringerMaterials平台提供访问。数据集包含了数百种有机-无机杂化钙钛矿材料的组成、性质和合成方法信息，以及钙钛矿太阳能电池器件数据。
研究人员可以利用该数据集高效比较和分析不同钙钛矿材料，针对特定应用优化其特性。这不仅有助于加快新材料的发现，还能提高研究工作的效率和效果。
SpringerMaterials数据库简介
SpringerMaterials是全球领先的材料科学数据库，通过单一平台提供29万余种材料和3000余种性质的相关信息，涵盖材料科学、化学、物理学和工程学领域的核心主题。数据库起源于著名的Landolt-Börnstein（LB）系列丛书，自1883年起由Springer出版，经过数千名材料科学领域专家的严格评审和整合，数据权威且值得信赖。
数据库具备强大的数据可视化功能，如交互式晶体结构、数据表、相图和数据快速导出等，提供对材料结构和性质的深入分析。内置的专业搜索和结果筛选系统，能够实现更精确、更高效的搜索，帮助研究人员节省时间和精力，提高工作效率。