磷烯材料悄然崛起 石墨烯只是资本盛宴？

　　由于目前的晶体硅和薄膜太阳能电池成本较高，人们非常期望开发出一款低成本且高效的太阳能电池，针对第三代太阳电池已经开发出了多种技术方案，例如OPVs、HJSCs、DSSCs、PSCs等，总的来讲，纳米技术对提高太阳能电池效率和降低成本具有重要的意义。由于超高的透光性、良好的电荷载流子迁移率(室温下可以达到300cm2V-1S-1，120K温度下则可以达到1000 cm2V-1S-1)和优异的电子特性，并且电荷载流子迁移率可以通过磷烯材料中磷原子层的堆叠层数不同进行调节，使得磷烯材料在光伏发电领域具有广阔的应用前景，特别是在下一代光伏发电元器件方面。

　　一般来讲原子厚度的2维材料制备方法可以分为两大类：自上而下的方法和自下而上的方法。黑磷材料与石墨材料类似，层与层之间靠着微弱的范德华力维持，黑磷的层间距为根据堆叠模式在3.20到3.73埃，这种层间空间使得黑磷材料非常适合采用简单的剥离方法合成原子厚度的磷烯二维材料，这是一种十分典型的自上而下的生产磷烯方法。而自下而上的合成方法主要有CVD和湿化学方法。

　　最早的磷烯材料为采用传统的胶带粘贴方法制备获得，其片层厚度为1μm，后来逐渐获得了厚度仅为10nm的磷烯材料，研究发现磷烯材料的电荷载流子迁移率、开管电流比等指标随着厚度降低而迅速提高，因此找到能够灵活控制磷烯材料厚度的的合成方法就显得尤为重要。传统的机械剥离方法，由于存在着种种的难以克服的不足，而无法在实际生产中应用。Gomez等人通过引入中间粘结面，对传统的机械剥离法进行了优化改良，获得了高纯度的少层磷烯材料。

　　液相剥离法是目前最有希望的一种自上而下制备超薄磷烯材料的方法，该方法实现的途径有氧化法、离子嵌入法和表面钝化法等。液相剥离法具有几大优势1)能够制备复合材料;2)制备薄膜;3)高的可扩展性;4)容易采用标准化技术。同时该方法还具有高效、低成本、工艺简单等优点。

　　CVD方法是一种典型的自下而上合成二维的方法，该方法主要原理是利用前驱体在高温下反应，生成二维材料材料。该方法最大的优点是能够制备大尺寸的超薄二维材料。虽然该方法已经在石墨烯制备取得了成功，但是该方法目前还没有应用在磷烯的制备领域，这可能是由于缺少合适的基板和前驱体。另外一种典型的自下而上的方法为湿化学方法，例如水热法、溶剂热法和模版法等方法。该方法最大的优点是能够在较低的成本下大量合成二维材料。但是目前这种方法在磷烯方面的应用还未见诸报道。

　　由于磷烯独特的性质，使得磷烯材料在储能、电子和光伏发电等领域有着广泛的应用前景。但是磷烯的研究目前还出于初级阶段，磷烯存在的一些问题还没有得到完全的解决，磷烯的产业化还有很长的路要走。