近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所強場激光物理國家重點實驗室與重慶大學(xué)合作，在鈣鈦礦太陽能電池的極化子動力學(xué)研究方面取得進展，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。

能源是人類社會發(fā)展的重要驅(qū)動力，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，低成本、高效率的太陽能電池前沿研究也將為實現(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驗研究基礎(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)載流子散射時間隨延遲時間的變化。

本工作使用時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力學(xué)。通過帶隙工程進行組分取代調(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間變長。該工作為進一步提高鈣鈦礦太陽能電池效率的器件設(shè)計提供了重要的研究基礎(chǔ)。