钙钛矿结构是一种在纳米技术中展现出潜能的晶体结构。然而，在钙钛矿结构中却一直没有观察到被称为“载子倍增”的效应，这种效应使得材料的光电转换效率更高。UvA-IoP的物理学家Chris De Weerd博士和Tom Gregorkiewicz教授团队的Leyre Gomez博士最新的研究表明，某些钙钛矿结构确实拥有这种独特的效应。

晶体是分子、原子及离子在三维空间作有规律的周期性重复排列所形成的物质。例如，盐、钻石和雪花。某些晶体在纳米尺度上显示出非常独特的特性。在纳米晶体世界里，这种结构广泛的应用在微小尺度构造技术上。

钙钛矿结构是以19世纪俄罗斯矿物学家Lev Perovski的名字命名的，它是一种特殊的材料，所有的材料都具有相同的晶体结构。这些钙钛矿结构拥有许多理想的电子特性，使它们在构造发光二极管、电视屏幕、太阳能电池和激光方面被广泛应用。同样由于这个原因，近年来，物理学家们对钙钛矿结构进行了广泛的研究。

当半导体―例如太阳能电池―将光能转化为电能时，通常每次只发生在一个粒子上。单个的光子会产生单个的激发电子(及电子所对应的“空穴”)，它可以携带电流。然而，在某些材料中，如果光线足够强的话，更多的电子空穴对会因此被激发，这个过程被称为载子倍增。

当载子倍增发生时，光能转换成电能的效率会提高。例如，在普通的太阳能电池中，光电转化效率有一个理论上的极限(所谓的Shockley-Queisser极限)―最多不超过33%左右的太阳能可以被转化为电能。然而，半导体纳米晶体在载体倍增效应下，预计最高效率可高达44%。

因此，研究人员在钙钛矿结构中寻找载子倍增效应。现在，De Weerd、Gomez和Gregorkiewicz以及他们的合作者共同发现了这一现象。利用光谱分析法，研究人员发现了由铯、铅和碘组成的钙钛矿纳米晶体展现出了载子倍增效应。此外，他们认为这种效应的光电转换效率比任何其他材料都要高;有了这个发现，钙钛矿结构的非凡特性得到了新的提升。

上周，De Weerd通过这项研究及其它研究成果成功的完成了她的博士论文答辩，他说：“直到现在，载子倍增效应一直都没有被发现存在于钙钛矿结构中。但我们现在发现了它，这对即将到来的新材料具有巨大的影响。例如，这表明钙钛矿纳米晶体可以用来构造非常高效的光电探测器，将来也可以用来制造太阳能电池。”(工业和信息化部电子第一研究所李茜楠)