摘要：近日浙江大学搞出了个全球首创的电驱动钙钛矿激光器，钙钛矿激光器并不稀奇，它属于半导体激光器，已经存在很久了。但之前的钙钛矿激光器多是光驱动，也称为光泵浦，就是驱动激光器的外部能量是光，但这个光源一般比较大，所以应用场景十分有限。而浙江大学这次搞出的电驱动激光器

近日浙江大学搞出了个全球首创的电驱动钙钛矿激光器，钙钛矿激光器并不稀奇，它属于半导体激光器，已经存在很久了。但之前的钙钛矿激光器多是光驱动，也称为光泵浦，就是驱动激光器的外部能量是光，但这个光源一般比较大，所以应用场景十分有限。而浙江大学这次搞出的电驱动激光器，其实使用电驱动LED，再用LED驱动激光器，但能集成的非常小，这是创新的地方。

不过说了半天，什么是钙钛矿呢？这个材料大家在光伏上听得可能比较多，它是第三代光伏材料。但其实它的用途非常广，在锂电池、半导体领域也有应用。并且钙钛矿也不是一种单一材料，而是一种结构。

钙钛矿是德国矿物学家 Gustav Rose 1839年在俄罗斯发现的，原始成分是钛酸钙，是名副其实的钙钛矿。后来人们发现了更多拥有这种结构的ABX3物质，就把这类物质统称为钙钛矿。再后来ABX3中的A和X甚至都不要求是单个原子了，也可以是有机分子，这样就出现了有机-无机杂化钙钛矿结构。太阳能电池领域的金属卤化物钙钛矿，就是这种有机-无机杂化结构。

钙钛矿在光伏上的应用是2009年日本先搞出来的，用的是有机-无机杂化钙钛矿，转换效率3.8%。之后转换效率一路上升，2018年中科院团队将转换效率提升到了23.3%，之后又提升到了23.7%。但是2019年，韩国化学技术研究所又将转换效率提升到了24.2%，打破了中科院记录。后来南京大学谭海仁教授团队，做出了转换效率28.2%的全钙钛矿电池，夺回了这个世界记录。

谭海仁教授这个成果是1.05平方厘米级别的，而在更小面积上谭海仁团队转换效率达到过30.1%，这已经超过晶硅电池理论上限。晶硅太阳能理论上限只有29.4%，而钙钛矿电池理论上限是44%。

钙钛矿电池的结构，是电子传输层（ETL）和空穴传输层（HTL）夹着一层钙钛矿。钙钛矿受光激发后会产生自由电子和空穴，电子通过电子传输层运动到阴极，空穴通过空穴传输层运动到阳极，就产生了外部电压。

在光伏上，钙钛矿除了转换效率上限更高，还有一个特点是透光，这意味着它可以用来做玻璃。如果把大楼玻璃都换成钙钛矿电池，那意味着整个城市就是个光伏电站。这个概念，就是光伏建筑一体化，简称BIPV。

另外钙钛矿还能应用于固态电池。在固态锂电池的电解质中，有几种是钙钛矿材料，比如锂镧钛氧（LLTO）。当然固态电池除了钙钛矿，还有锂镧锆氧（LLZO），这是石榴石型氧化物；磷酸锗铝锂（LAGP），这是钠超离子导体氧化物；硫代磷酸锗铝锂（LGPS），这个是硫化物。

这几个固态电解质要用到锆、镧、锗、钛等金属元素。锆国内资源储量少，进口依赖度超过90%。锆主要是石榴石型的锂镧锆氧要用，这意味着这种电解质在国内发展可能会有风险。当然锆这种矿物我们也不是完全没有，国内能生产锆的主要是东方锆业、三祥新材、盛和资源。

同时石榴石型的锂镧锆氧和钙钛矿型的锂镧钛氧，两者都需要镧。镧是轻稀土，这个咱国家不缺。国内生产这个的，主要是北方稀土和盛和资源。盛和资源前面刚提过，锆元素也是它。然后锗也是我们优势资源，之前镓锗管制就有它，这个氧化物和硫化物都有电解质要用。并且不光固态电池要用，半导体也要用，所以真是个香饽饽。国内生产锗的，主要是云南锗业。最后钛，也是我们的优势资源，主要是钙钛矿型的锂镧钛氧，和钠超离子导体的磷酸钛铝锂要用。国内生产钛原料的，主要是龙佰集团和中核钛白。

所以只要锂镧锆氧不被做成最佳实践，我们基本不面临资源问题。反过来，如果其他三个被做成最佳实践，那我们就能从源头上碾压全世界了。进一步细分的话，钙钛矿型的锂镧钛氧主要依赖镧和钛，而另外两个依赖锗。锗明显更贵，半导体上都嫌不够用。而镧和钛相对来说便宜些，所以从资源角度，钙钛矿型的锂镧钛氧非常有战略意义。

当然还有完全不需要贵金属的，我这里只是说，如果电化学不凑巧，让这几种电解质，成为了固态电池天选之子，那么我希望这个天选之子是锂镧钛氧钙钛矿，而千万不要是锂镧锆氧石榴石。

除了钙钛矿其实还有反钙钛矿。所谓反钙钛矿，就是本是阳离子的地方换成阴离子，本是阴离子的地方换成阳离子，这个咱将来有机会再说！

来源：科工洞洞拐一点号