近日，中科院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所強(qiáng)場激光物理國家重點實驗室與華中科技大學(xué)合作，從器件設(shè)計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）薄膜太陽能電池中快達(dá)幾個皮秒的熱電子提取過程，并成功抑制其缺陷復(fù)合過程。相關(guān)研究成果發(fā)表于《美國化學(xué)會能源快報》。

太陽能電池的基本工作原理是半導(dǎo)體吸收光子后轉(zhuǎn)換成光生載流子，并將其傳輸?shù)诫姌O上，從而產(chǎn)生光電壓和光電流。因此，到達(dá)電極前光生載流子的有效提取和輸運(yùn)過程對太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的影響至關(guān)重要。Sb2Se3太陽能電池具有低毒性和低成本的顯著優(yōu)勢，然而其中缺陷復(fù)合過程卻嚴(yán)重制約了Sb2Se3薄膜太陽能電池的發(fā)展，目前光能轉(zhuǎn)換效率紀(jì)錄僅為10%。

為此，研究人員通過能帶工程學(xué)設(shè)計和太赫茲時間分辨光譜技術(shù)探測，率先提出了能夠成功避開缺陷復(fù)合的熱電子快速提取方案。在這項研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)了Sb2Se3太陽能電池中兩種截然不同的光生載流子提取和復(fù)合方式。雖然，目前大部分高效率的Sb2Se3太陽能電池都是基于CdS/Sb2Se3 PN結(jié)為核心構(gòu)建的，在該項研究中科研人員發(fā)現(xiàn)CdS/Sb2Se3 PN結(jié)與本征的Sb2Se3半導(dǎo)體內(nèi)存在著類似的20皮秒左右的載流子與缺陷復(fù)合過程，這個過程與光生載流子傳輸過程的競爭關(guān)系，會大大降低太陽能電池器件的光電轉(zhuǎn)換效率。而在SnO2/Sb2Se3 PN結(jié)中，只有幾個皮秒的超快熱電子提取過程可以成功避開缺陷復(fù)合過程，從而提升光生載流子的有效提取和傳輸效率，最終可將有效提取率提升到~90%。此外，熱電子提取過程還能有效降低電聲相互作用引起的熱損耗。

原標(biāo)題：快速提取硒化銻太陽能電池?zé)犭娮?/div>

作者：黃辛 來源：科學(xué)網(wǎng) 責(zé)任編輯：jianping