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上海光機所發現硒化銻太陽能電池中電子超快提取過程

來源: 發布時間:2021-04-19【字體:

  近日,中國科學院上海光機所強場激光物理國家重點實驗室與華中科技大學合作,從器件設計和太赫茲光譜研究等方向出發,發現了低毒、低成本硒化銻(Sb2Se3)薄膜太陽能電池中快達幾個皮秒的熱電子提取過程,并成功抑制其缺陷復合過程。相關結果發表于ACS Energy Letters。

  不斷提高太陽能電池的光電轉換效率一直是光電器件研究者在新能源領域不懈的追求。同時,低成本、高效率的太陽能電池前沿研究也將為實現我國2030年“碳達峰”目標和2060年“碳中和”目標提供重要的理論與實驗研究基礎。

  本工作將硒化銻薄膜生長在不同的緩沖層上,使用時間分辨太赫茲光譜研究其中的熱載流子提取與電荷分離動力學,實現了氧化錫(SnO2)作為電子傳輸層對電子提取過程(hot-electron extraction)的調控。通過光生載流子的電導率在太赫茲波段的色散關系分析,硫化鎘(CdS)緩沖層與氧化錫緩沖層中兩種截然不同的光生載流子復合方式被發現。如圖所示,硫化鎘p-n結中存在20ps的載流子缺陷復合過程,而這一過程被氧化錫中只有幾個皮秒的超快熱電子提取過程所抑制,從而大幅度提升載流子的有效提取效率,為進一步提高硒化碲太陽能電池效率的器件設計提供了重要的研究基礎。

  本工作得到國家自然科學基金(光場調控重大研發計劃、面上項目、青年基金項目)、中科院先導專項、上海市學術帶頭人計劃的支持。

  原文鏈 

硒化碲的時間分辨太赫茲光譜與硒化碲受到光照后熱載流子不同的弛豫路徑


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