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我科学家发现硒化锑太阳能电池中电子超快提取过程

作者:陆成宽    来源:科技日报     发布时间:2021/04/20

4月20日,记者从中国科学院上海光机所获悉,该所强场激光物理国家重点实验室与华中科技大学合作,从器件设计和太赫兹光谱研究等方向出发,发现了低毒、低成本硒化锑薄膜太阳能电池中快达几个皮秒的热电子提取过程,并成功抑制其缺陷复合过程。相关结果发表于ACS Energy Letters。

不断提高太阳能电池的光电转换效率一直是光电器件研究者在新能源领域不懈的追求。同时,低成本、高效率的太阳能电池前沿研究也将为实现我国2030年碳达峰目标和2060年碳中和目标提供重要的理论与实验研究基础。

硒化碲的时间分辨太赫兹光谱与硒化碲受到光照后热载流子不同的弛豫路径

本工作将硒化锑薄膜生长在不同的缓冲层上,使用时间分辨太赫兹光谱研究其中的热载流子提取与电荷分离动力学,实现了氧化锡作为电子传输层对电子提取过程(hot-electron extraction)的调控。通过光生载流子的电导率在太赫兹波段的色散关系分析,硫化镉缓冲层与氧化锡缓冲层中两种截然不同的光生载流子复合方式被发现。如图所示,硫化镉p-n结中存在20ps的载流子缺陷复合过程,而这一过程被氧化锡中只有几个皮秒的超快热电子提取过程所抑制,从而大幅度提升载流子的有效提取效率,为进一步提高硒化碲太阳能电池效率的器件设计提供了重要的研究基础。

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