近日，我國在下一代光伏技術(shù)領(lǐng)域取得重大突破。南京大學(xué)譚海仁團(tuán)隊聯(lián)合國防科技創(chuàng)新研究院常超團(tuán)隊，通過太赫茲技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對全鈣鈦礦疊層光伏電池內(nèi)部載流子輸運(yùn)行為的精準(zhǔn)探測，相關(guān)研究成果在國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》在線發(fā)表。

鈣鈦礦光伏電池的光電轉(zhuǎn)化效率長期難以突破，核心瓶頸在于無法精確探測和調(diào)控材料中的載流子行為。傳統(tǒng)探測方法往往會對電池造成損傷，或因能量干擾導(dǎo)致數(shù)據(jù)失真。常超團(tuán)隊開發(fā)的非接觸式太赫茲輻射探測技術(shù)，通過數(shù)十次實(shí)驗優(yōu)化，成功解決了這一難題。

太赫茲光子具有獨(dú)特的亞帶隙能量特性，能夠特異性識別鈣鈦礦材料中的自由載流子濃度，避免引發(fā)帶間躍遷干擾。其皮秒級的時間分辨能力，可同步追蹤載流子動量弛豫過程，為研究輸運(yùn)機(jī)制提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐�？蒲腥藛T利用該技術(shù)發(fā)現(xiàn)，鈣鈦礦吸光層與空穴傳輸層之間的界面存在顯著載流子損耗。

針對這一發(fā)現(xiàn)，研究團(tuán)隊設(shè)計出一種偶極鈍化層結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)如同"載流子單行道"，一端連接鈣鈦礦吸光層，另一端連接空穴傳輸層，有效引導(dǎo)載流子定向運(yùn)動。實(shí)驗數(shù)據(jù)顯示，經(jīng)鈍化處理的鈣鈦礦薄膜總載流子遷移率提升超過68%，擴(kuò)散長度延長近30%。

經(jīng)國際權(quán)威第三方機(jī)構(gòu)認(rèn)證，采用鈍化技術(shù)制備的新型全鈣鈦礦疊層光伏電池光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)30.1%，創(chuàng)下該類電池效率新紀(jì)錄。這一成果已被國際《太陽能電池效率表》收錄，標(biāo)志著我國在鈣鈦礦光伏領(lǐng)域達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

論文第一作者、南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院助理教授林仁興指出，太赫茲光譜技術(shù)為揭示材料本征物理特性提供了全新視角，其非接觸、無損的探測優(yōu)勢，為設(shè)計高效光伏材料開辟了新的技術(shù)路徑。


▲這是南京大學(xué)等單位研制的光電轉(zhuǎn)化效率30.1%全鈣鈦礦疊層光伏電池。（受訪者供圖）




作者： 來源：北京青年報 責(zé)任編輯：jianping