近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所強(qiáng)場(chǎng)激光物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與重慶大學(xué)合作，在鈣鈦礦太陽能電池的極化子動(dòng)力學(xué)研究方面取得進(jìn)展，相關(guān)成果以“Polaron mobility modulation by bandgap engineering in black phase α-FAPbI3”為題發(fā)表于Journal of Energy Chemistry。

能源是人類社會(huì)發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力，由于化石能源不可再生和造成環(huán)境污染，發(fā)展太陽能、風(fēng)能、水能等可持續(xù)清潔能源是一條必由之路。太陽能電池，是利用太陽能的重要方式之一。太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率決定著其發(fā)展前景。因此，提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率能夠降低成本、提升太陽能利用率，一直是光電器件研究者在新能源領(lǐng)域不懈地追求。同時(shí)，低成本、高效率的太陽能電池前沿研究也將為實(shí)現(xiàn)我國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)。

(a)(FAPbI3)0.85(MAPbBr3)0.15(FA0.85)和(FAPbI3)0.95(MAPbI3)0.05(FA0.95)的TaucPlot擬合圖。(b)極化子遷移率隨泵浦通量變化。(c)載流子散射時(shí)間隨延遲時(shí)間的變化。

本工作使用時(shí)間分辨太赫茲光譜技術(shù)研究了黑色立方相的α-FAPbI3薄膜的超快光生載流子動(dòng)力學(xué)。通過帶隙工程進(jìn)行組分取代調(diào)控帶隙，發(fā)現(xiàn)帶隙較小的樣品的極化子遷移率較大。載流子遷移率能夠影響太陽能電池中的電荷提取效率，從而影響器件的能量轉(zhuǎn)換效率。然后通過光生載流子的電導(dǎo)率在太赫茲波段的色散關(guān)系分析，發(fā)現(xiàn)帶隙較小的樣品的極化子遷移率較大主要來源于載流子的散射時(shí)間變長。該工作為進(jìn)一步提高鈣鈦礦太陽能電池效率的器件設(shè)計(jì)提供了重要的研究基礎(chǔ)。