6月25日，我們成功舉辦了熒光前沿應(yīng)用在線講座——納米光學(xué)探針、鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。講座中，譚海仁教授、張燕副教授以及2位HORIBA熒光應(yīng)用工程師田程和王紅靜，分別分享了他們的研究經(jīng)驗(yàn)和成果。提問(wèn)環(huán)節(jié)大家積極響應(yīng)，讓我們一起來(lái)看看老師們都回答了哪些問(wèn)題吧~
 

 

　　Q1
 

　　請(qǐng)問(wèn)目前提高全鈣鈦礦疊層電池的轉(zhuǎn)化效率的關(guān)鍵在哪？
 

　　主要的關(guān)鍵在于兩點(diǎn)，第一個(gè)是如何解決寬帶隙鈣鈦礦電池開(kāi)路電壓損失比較大的問(wèn)題。二是如何改善窄帶隙鈣鈦礦材料，不斷提升它的光電質(zhì)量，從而去提高它的擴(kuò)散長(zhǎng)度，這樣可以增加窄帶隙鈣鈦礦材料的厚度，從而獲得更高的短路電流。除此之外我們還要進(jìn)一步優(yōu)化電荷傳輸層材料，因?yàn)殡姾蓚鬏攲硬牧系募纳馕者€是比較大的，如果把這一部分光學(xué)的問(wèn)題解決，我們就可以實(shí)現(xiàn)短路電流的大幅度提升，基于此可以提升全鈣鈦礦疊層電池的轉(zhuǎn)化效率。
 

　　Q2
 

　　2D鈣鈦礦包覆層是Pb基，不含Sn的嗎？
 

　　沒(méi)有進(jìn)行深入的研究，我個(gè)人的理解是這個(gè)超薄的鈣鈦礦包覆層也是Pb-Sn共混的，因?yàn)榍膀?qū)體溶液中是一個(gè)Pb-Sn共混的溶液。
 

　　Q3
 

　　穩(wěn)態(tài)熒光譜中Y軸為CPS數(shù)值，一般都是幾千-幾萬(wàn)以上。請(qǐng)問(wèn)您PPT熒光圖中Y軸PL強(qiáng)度0.0-0.5，是如何計(jì)算出來(lái)的？
 

　　我們?cè)趛軸的數(shù)值在最上面還有一個(gè)乘以10的5次方，為了顯示方便，把這個(gè)放在了最上面。
 

　　Q4
 

　　鉛基較無(wú)鉛鈣鈦礦作為鈣鈦礦電池的優(yōu)勢(shì)在哪？
 

　　優(yōu)勢(shì)有兩點(diǎn)。第一個(gè)是純鉛鈣鈦礦的光電質(zhì)量要高很多，做出來(lái)的電池的效率會(huì)高很多。第二個(gè)是純Pb鈣鈦礦相比于純Sn鈣鈦礦沒(méi)有氧化的問(wèn)題。
 

　　Q5
 

　　目前全鈣鈦礦疊層太陽(yáng)能電池的器件面積可以做到多大？
 

　　以后的組件應(yīng)該可以做到1*2m2。
 

　　Q6
 

　　請(qǐng)問(wèn)Sn基鈣鈦礦太厚的話不會(huì)影響其載流子傳輸嗎？厚度和載流子的傳輸是相互制約的嗎？
 

　　會(huì)影響。因此要提升載流子的壽命，提高擴(kuò)散長(zhǎng)度，在這個(gè)前提下，增加厚度，也不會(huì)影響到載流子的傳輸。
 

　　是相互制約的，因此也需要提高擴(kuò)散長(zhǎng)度。
 

　　Q7
 

　　譚老師，純干法鈣鈦礦的可行性怎么樣？
 

　　我理解的是真空法制備鈣鈦礦的可行性。真空法制備鈣鈦礦是一個(gè)很好的方法，目前制備大面積半導(dǎo)體薄膜是沒(méi)有使用溶液法的。真空法在制備如OLED這些大面積薄膜上的方法是可以借鑒的，因此真空法制備大面積鈣鈦礦組件的可行性是很高的。重點(diǎn)需要解決的問(wèn)題是，目前真空法制備出來(lái)的鈣鈦礦光電質(zhì)量不如溶液法。因此這是將來(lái)需要重點(diǎn)關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題。
 

　　Q8
 

　　您認(rèn)為封裝技術(shù)會(huì)*的解決鈣鈦礦的穩(wěn)定性問(wèn)題嗎？穩(wěn)定性需要在什么環(huán)境下測(cè)試才是有效的呢？
 

　　封裝技術(shù)對(duì)穩(wěn)定性是很重要的，但是封裝技術(shù)主要是解決隔絕水氧的作用，無(wú)法解決熱穩(wěn)定性與光穩(wěn)定性，因此我們對(duì)于鈣鈦礦材料和器件本身的穩(wěn)定性提升也是需要進(jìn)一步研究的。
 

　　好的測(cè)試條件是拿到實(shí)際工作環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試。在實(shí)驗(yàn)室的話，可以做一個(gè)封裝以后，放在空氣中做在大功率點(diǎn)長(zhǎng)期穩(wěn)定性的測(cè)試。
 

　　Q9
 

　　晶硅/鈣鈦礦疊層組件以什么樣的方式串聯(lián)
 

　　像正常的單晶硅電池的串聯(lián)方式即可，但是需要注意在焊接的過(guò)程中溫度的控制，避免高溫影響到鈣鈦礦材料。
 

　　Q10
 

　　譚老師，PCBM長(zhǎng)碳鏈與C60相比，有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？
 

　　PCBM的優(yōu)勢(shì)是長(zhǎng)碳鏈的引入很適合溶液加工，C60的好處在于很適合做真空層積。需要根據(jù)工藝的特點(diǎn)來(lái)選擇。同時(shí)PCBM的長(zhǎng)碳鏈也是可以進(jìn)行設(shè)計(jì)，比如引入鈍化基團(tuán)，使得鈣鈦礦材料的表面得到鈍化。
 

　　Q11
 

　　請(qǐng)問(wèn)譚老師，您認(rèn)為基于氧化鎳的寬帶隙鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的開(kāi)路電壓較低的本質(zhì)原因是什么，有哪些可能的解決方案？
 

　　我認(rèn)為主要有2個(gè)方面。第一個(gè)是氧化鎳與寬帶隙鈣鈦礦電池的能級(jí)匹配不是很好，導(dǎo)致開(kāi)路電壓降低。第二個(gè)是界面復(fù)合較大，因?yàn)槿芤悍ㄗ龀鰜?lái)的氧化鎳表面的缺陷態(tài)密度比較高，同時(shí)寬帶系鈣鈦礦生長(zhǎng)在氧化鎳上時(shí)，也容易形成缺陷態(tài)。
 

　　解決方案是通過(guò)表面改性，第一個(gè)使得能級(jí)更加匹配，第二個(gè)是降低界面復(fù)合。
 

　　Q12
 

　　請(qǐng)問(wèn)下您所研究的疊層鈣鈦礦穩(wěn)定性情況目前進(jìn)展是怎樣的？
 

　　與單層鈣鈦礦電池的穩(wěn)定性相當(dāng)，單層電池的很多穩(wěn)定性提升的策略，都可以用于疊層電池。
 

　　在疊層電池中使用到的鈣鈦礦材料的帶隙比常規(guī)鈣鈦礦材料更大，因此需要去研究如何在長(zhǎng)期光照情況下，抑制碘和溴的相分離現(xiàn)象。因此需要關(guān)注光照穩(wěn)定性。
 

 

　　Q1
 

　　請(qǐng)問(wèn)老師，納米粒相對(duì)于單獨(dú)的有機(jī)小分子熒光探針有什么*的無(wú)法取代的優(yōu)勢(shì)?因?yàn)槿绻疤崾沁\(yùn)用到生物體內(nèi)，像一些藥物都是純的有機(jī)分子，即使這樣還要考慮異構(gòu)體。納米粒量子點(diǎn)這些組分相對(duì)復(fù)雜，真正應(yīng)用是很難的。
 

　　有機(jī)小分子熒光探針是一類已經(jīng)發(fā)展多年的熒光探針，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合成方便、選擇性高、靈敏度高和抗干擾能力突出等優(yōu)點(diǎn)，廣泛的應(yīng)用在生物檢測(cè)、環(huán)境檢測(cè)、防偽等方面。但是其也存在光漂白性強(qiáng)、光穩(wěn)定性弱、生物利用力度低等問(wèn)題。隨著納米技術(shù)的發(fā)展，納米熒光探針呈現(xiàn)出如光學(xué)性質(zhì)隨著納米尺寸/結(jié)構(gòu)可調(diào)、在腫瘤等病灶部位的聚集效果好等特點(diǎn)，受到了越來(lái)越多的關(guān)注?？梢酝ㄟ^(guò)合理的設(shè)計(jì)和制備納米熒光探針，優(yōu)化光化學(xué)等特性，實(shí)現(xiàn)其在生物體及對(duì)某些特異的生物標(biāo)志物等的高特異、高靈敏成像。
 

　　無(wú)機(jī)納米顆粒長(zhǎng)期毒性確實(shí)是其在生物體內(nèi)應(yīng)用的重要關(guān)注點(diǎn)，這也是我們面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。通過(guò)合理的設(shè)計(jì)和構(gòu)建新型無(wú)機(jī)熒光探針，優(yōu)化其理化性質(zhì)，使其發(fā)揮更好的成像作用的同時(shí)降低毒性，這也值得我們通過(guò)更多深入的研究，去理解相關(guān)的影響因素，解決或者緩解這些問(wèn)題，使其發(fā)揮更好的成像效果的同時(shí)降低毒性。
 

　　Q2
 

　　用稀土離子作為熒光探針做生物成像的，也有很多老師是利用近紅外二區(qū)的發(fā)光的，請(qǐng)問(wèn)：上轉(zhuǎn)換相比近紅外二區(qū)，有哪些優(yōu)勢(shì)？
 

　　由于近紅外II區(qū)成像具有光散射性弱、光吸收小，因此在生物成像領(lǐng)域受到廣泛的關(guān)注，因此產(chǎn)生了越來(lái)越多的近紅外II區(qū)探針。然而，目前絕大多數(shù)的近紅外II區(qū)探針尚無(wú)法對(duì)特定的生物標(biāo)志物實(shí)現(xiàn)激活型成像。通過(guò)結(jié)合小分子熒光探針，合理的設(shè)計(jì)上轉(zhuǎn)換納米探針，可以有效實(shí)現(xiàn)激活型成像，不僅能顯著的提高成像信噪比，同時(shí)能顯著提高成像的特異性和靈敏度。
 

　　Q3
 

　　請(qǐng)問(wèn)在細(xì)胞毒性方面，稀土納米顆粒是什么樣的水平？
 

　　納米顆粒在細(xì)胞、生物體的毒性是由多因素的共同決定的，例如納米粒的構(gòu)型、粒徑、表面修飾、電位等。因此，通過(guò)綜合考慮多種因素來(lái)衡量其細(xì)胞毒性。
 

　　Q4
 

　　考慮量子效率方面，探針標(biāo)記顯示下限是怎樣的？
 

　　生物標(biāo)記不僅僅是探針發(fā)光中心強(qiáng)度的問(wèn)題，還有更多其他的影響因素。因此，要結(jié)合多方面的因素來(lái)考慮。
 

　　Q5
 

　　是否也有考慮上轉(zhuǎn)換和下轉(zhuǎn)換同時(shí)作為標(biāo)記指征的？
 

　　是的，正在考慮。
 

　　Q6
 

　　在上轉(zhuǎn)換表征上，壽命調(diào)控除了微妙毫秒級(jí)別，是否存在納秒的衰減過(guò)程？
 

　　由于稀土元素的4f電子的特征，常見(jiàn)的稀土上轉(zhuǎn)換壽命一般是在微秒-毫秒的范圍；此外，三重態(tài)-三重態(tài)湮滅的上轉(zhuǎn)換體系的壽命存在納秒衰減，可以通過(guò)選擇合適的敏化劑和發(fā)光中心，來(lái)實(shí)現(xiàn)上轉(zhuǎn)換過(guò)程。
 

　　Q7
 

　　張教授好！想問(wèn)一下，有機(jī)熒光有上傳換現(xiàn)象嗎？這種上轉(zhuǎn)換熒光必須做成核殼結(jié)構(gòu)嗎？直接用核層可以嗎？
 

　　有機(jī)熒光的上轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，例如三重態(tài)-三重態(tài)湮滅。核殼結(jié)構(gòu)是增強(qiáng)上轉(zhuǎn)換熒光的有效方式之一，因此很多的上轉(zhuǎn)換納米粒是做成這樣的核殼結(jié)構(gòu)?？梢酝ㄟ^(guò)選擇合適的發(fā)光中心和敏化劑，結(jié)合構(gòu)型設(shè)計(jì)和優(yōu)化，是可以采用殼層設(shè)計(jì)的。
 

　　Q8
 

　　張教授好！想再問(wèn)一下，這種稀土熒光應(yīng)該是疏水的吧？怎么被水性的細(xì)胞吸收呢？
 

　　由于采用的是熱降解的合成方法，所形成的稀土納米粒是疏水的。因此，在后續(xù)的研究中是需要通過(guò)表面修飾例如PEG等增加其水溶性，實(shí)現(xiàn)其后續(xù)的生物應(yīng)用。
 

 

　　Q1
 

　　田老師，壽命測(cè)試時(shí)自動(dòng)聚焦如何實(shí)現(xiàn)的？
 

　　通過(guò)自動(dòng)修正聚焦鏡的位置，根據(jù)檢測(cè)器檢測(cè)到的信號(hào)大小，來(lái)尋找信號(hào)強(qiáng)的點(diǎn)，在該位置固定聚焦鏡的位置
 

　　Q2
 

　　田老師，單晶測(cè)試壽命時(shí)，背底的信號(hào)為什么會(huì)那么強(qiáng)？有些樣品不會(huì)？(MAPbI3)
 

　　如果樣品信號(hào)比較弱，測(cè)試所需的時(shí)間就會(huì)變長(zhǎng)，導(dǎo)致背底信號(hào)被累積的越高。
 

　　Q3
 

　　王老師您好，請(qǐng)問(wèn)SSTD是什么原理呢？能達(dá)到那么快的采集？我們一般都是用mcs測(cè)采集時(shí)間確實(shí)挺長(zhǎng)的。
 

　　SSTD是屬于一次脈沖就可以采集所有時(shí)間通道里的全部信號(hào)，所有采集速度會(huì)非常快。其實(shí)MCS模式測(cè)試也算是比較快的采集模式了。如果你在測(cè)試時(shí)確實(shí)遇到測(cè)試時(shí)間特別長(zhǎng)的情況，請(qǐng)您聯(lián)系我們，可以通過(guò)優(yōu)化設(shè)置參加，適當(dāng)縮短采集時(shí)間。