钙钛矿结构于18世纪被发现，并被俄国矿物学家Perovski命名为Perovskite。过去的几十年见证了钙钛矿结构和它们在光学和光电领域研究的蓬勃发展。在之前的几年中，据Web of Science统计，其上的钙钛矿文章的数量增加到了惊人的10000篇/每年。令人印象深刻的是，仅仅在过去的十年中，研究人员将铅卤钙钛矿太阳能电池的能量转换效率从低于4%提高到了25.2%。而相同的效率提升，硅太阳能电池用了60年才做到。铅卤钙钛矿材料与当今社会高能效低碳排放量的发展要求相符合。

铅卤钙钛矿材料以多种形式存在，包括三维块体材料、二维薄膜材料或一维纳米线形式。相比较于块体和微米、纳米晶体材料，图案化铅卤钙钛矿阵列有更多新颖的光学与光电性质，可以形成光学超表面。另外铅卤钙钛矿材料的规模化实际应用要求钙钛矿材料形成图案化阵列而非仅仅是单片的材料。因此钙钛矿图案化阵列的有效制备是大有用处的。但是图案化钙钛矿结构的发展仍然处于初期。因此本文详细讨论总结了图案化铅卤钙钛矿结构的制备与应用的进展情况。

近日，浙江大学杭州国际科创中心王佩剑研究员从图案化铅卤钙钛矿的各种制备方法和光电、能源应用前景等方面系统地总结了图案化铅卤钙钛矿的研究进展，文章以“Preparation and promising optoelectronic applications of lead halide perovskite patterned structures: A review”为题发表在Carbon Energy 上。

本文对图案化铅卤钙钛矿的制备进行了全面的介绍。卤化铅钙钛矿的制备方法可以归类为自上而下和自下而上两类过程。自上而下的方法通常包括刻蚀和热压印，会有光刻胶和洗脱过程的参与，会导致材料的部分损失和污染。而自下而上的方法往往是从气相或液相当中直接生长，包括了模版限域溶液法生长、两步气相生长和晶种辅助生长等等，但是形貌的精确控制和均一性仍待于提高。本文全面总结和评述了现有的图案化卤化铅钙钛矿制备方法：包括热压印法、薄膜刻蚀、两步法气相生长、模版限域溶液法、晶种预制法等，对材料性能进行了比较，分析了他们各自的特点、优势和不足。

值得注意的是，目前的制备方法在图案化结构分辨率和晶体质量方面往往不可兼得，探索同时具有高图案化结构分辨率和晶体质量的材料是值得深入挖掘的方向。

接下来，文章着重讨论了图案化铅卤钙钛矿材料在光电和能源领域的应用，包括光学超表面、光电晶体管、光伏器件、发光器件LED方面的应用，阵列化铅卤钙钛矿均表现出高性能、低能耗的特点、然而环境稳定性有待提高。本文分析评价了各种制备方法和应用后，提出了以下建议：PDMS辅助的微流控技术、从二维材料制备借鉴的自刻蚀技术、3D打印技术可能成为同时实现高分辨率和高晶体质量的方法，简化复杂的制备流程、发展低温制备技术、探索高效催化剂会成为发展方向。

总之，对于基础研究和工业应用而言，图案化铅卤钙钛矿结构正在快速发展。同时实现高分辨率和高晶体质量仍然是亟待解决的挑战。本文对目前图案化铅卤钙钛矿结构的制备、应用、发展和挑战进行了全面总结，并对其未来发展方向进行了展望。

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