近日，中國(guó)科學(xué)院上海光機(jī)所強(qiáng)場(chǎng)激光物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與華中科技大學(xué)合作，從器件設(shè)計(jì)和太赫茲光譜研究等方向出發(fā)，發(fā)現(xiàn)了低毒、低成本硒化銻（Sb2Se3）薄膜太陽(yáng)能電池中快達(dá)幾個(gè)皮秒的熱電子提取過(guò)程，并成功抑制其缺陷復(fù)合過(guò)程。相關(guān)結(jié)果發(fā)表于ACS Energy Letters。

不斷提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率一直是光電器件研究者在新能源領(lǐng)域不懈的追求。同時(shí)，低成本、高效率的太陽(yáng)能電池前沿研究也將為實(shí)現(xiàn)我國(guó)2030年“碳達(dá)峰”目標(biāo)和2060年“碳中和”目標(biāo)提供重要的理論與實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)。

本工作將硒化銻薄膜生長(zhǎng)在不同的緩沖層上，使用時(shí)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(dòng)力學(xué)，實(shí)現(xiàn)了氧化錫（SnO2）作為電子傳輸層對(duì)電子提取過(guò)程（hot-electron extraction）的調(diào)控。通過(guò)光生載流子的電導(dǎo)率在太赫茲波段的色散關(guān)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(fù)合方式被發(fā)現(xiàn)。如圖所示，硫化鎘p-n結(jié)中存在20ps的載流子缺陷復(fù)合過(guò)程，而這一過(guò)程被氧化錫中只有幾個(gè)皮秒的超快熱電子提取過(guò)程所抑制，從而大幅度提升載流子的有效提取效率，為進(jìn)一步提高硒化碲太陽(yáng)能電池效率的器件設(shè)計(jì)提供了重要的研究基礎(chǔ)。

硒化碲的時(shí)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

本工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金（光場(chǎng)調(diào)控重大研發(fā)計(jì)劃、面上項(xiàng)目、青年基金項(xiàng)目）、中科院先導(dǎo)專項(xiàng)、上海市學(xué)術(shù)帶頭人計(jì)劃的支持。

原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsenergylett.0c02660