有機-無機雜化鈣鈦礦材料具有優(yōu)異的光學和電學性能，成為近年來光電功能材料領域的研究熱點，而高光捕獲效率和高質量的鈣鈦礦薄膜是提高器件性能的關鍵。由于鈣鈦礦材料具有高的光吸收系數，這需要通過設計并合理構筑光增益結構，進一步接近或突破光吸收的極限。

中國科學院化學研究所綠色印刷重點實驗室宋延林課題組近年來致力于推動印刷技術的綠色化和功能化發(fā)展，在印刷構筑鈣鈦礦光增益結構方面開展了系統(tǒng)研究。通過簡單的壓印工藝直接在鈣鈦礦活性層上構筑用于微米級的陣列化回廊腔光捕獲結構，制備出高性能鈣鈦礦太陽能電池（Nano Energy）；使用商業(yè)化的光盤（CD、DVD光盤）作為模板，通過限域生長控制鈣鈦礦生長的方法（高結晶性能、低表面缺陷），構筑光增益結構（光柵結構、仿蝴蝶結構）提高鈣鈦礦光電性能（Advanced Energy Materials、Angewandte Chemie International Edition）；通過CD光盤作為模板微接觸印刷構筑圖案化潤濕表面建立鈣鈦礦“競爭生長”機制，從而獲得晶粒尺寸大而致密的鈣鈦礦薄膜，使光電轉換器件效率得到顯著提高（Advanced Energy Materials）。

近日，課題組采用DVD光盤作為模板構筑光柵結構，旋轉兩層光柵的角度使其產生莫爾紋（Moiré紋），實現光柵數“1+1=3”。計算模擬結果表明，當旋轉角度達到30o時，其Moiré光增益結構使得整個器件能夠獲得最大的光捕獲效率，所設計構筑的Moiré光增益結構鈣鈦礦薄膜的吸收極限已接近并部分超過實際Yablonovitch 4n2吸收極限的平均值，從而大幅提高鈣鈦礦光電轉換器件的光電轉換效率。該方法適用于多種體系鈣鈦礦太陽能電池的制備過程，拓寬了鈣鈦礦太陽能電池的使用范圍，并為制備高光捕獲效率的光電轉換器件提供了新的方法和思路。

相關研究成果發(fā)表在Advanced Materials上，化學所研究員宋延林、李明珠與浙江大學教授沙威為論文通訊作者，助理研究員汪洋為論文第一作者。研究工作得到國家自然科學基金委員會、科學技術部和中科院的支持。

構筑Moiré鈣鈦礦光增益結構光電轉換器件