郭雪峰課題組在新型光伏器件研究中取得重要進(jìn)展
時(shí)間：2021-04-06 16:32:02學(xué)院：化學(xué)與分子工程學(xué)院學(xué)校：北京大學(xué)
將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的光伏技術(shù)是提供可再生清潔能源的一種有效手段。對(duì)于傳統(tǒng)的光伏器件，光子被光學(xué)活性材料吸收產(chǎn)生電子空穴對(duì)，在內(nèi)建電場(chǎng)作用下電子和空穴向兩個(gè)相反的方向傳遞，在兩側(cè)被能通過電子或空穴的界面分離和收集，從而完成光電轉(zhuǎn)化過程。最近，郭雪峰課題組利用在光電子器件界面調(diào)控的長(zhǎng)期積累（Coord. Chem. Rev. 2010, 254, 1101；NPG Asia Mater. 2012, 4, e23；Adv. Mater. 2013, 25, 6752；Adv. Mater. 2015, 27, 2113；Adv. Electron. Mater. 2015, 1, 1500159；ACS Nano 2016, 10, 436；Adv. Mater. Technol. 2016, DOI: 10.1002/admt.201600067），從光電轉(zhuǎn)化過程的本質(zhì)出發(fā)，跳出了傳統(tǒng)的光電分離的思維模式，提出了一種基于電子選擇性隧穿同側(cè)分離（ISET）的全新光伏器件工作機(jī)制。在此基礎(chǔ)上，在用光敏分子的單分子膜構(gòu)建的模型體系中，利用一種簡(jiǎn)化的三元界面實(shí)現(xiàn)了高達(dá)80%量子效率的光電轉(zhuǎn)化。與傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池不同，該體系中高效的光生電子和空穴分離發(fā)生在電子收集層和單原子層石墨烯所構(gòu)建的肖特基結(jié)的外側(cè)。進(jìn)一步的研究表明（Sci. Rep. 2015, 5, 14497；Adv. Energy Mater. 2016, DOI: 10.1002/aenm201600431），將金屬納米顆粒引入類似的三元界面體系，運(yùn)用基底誘導(dǎo)的表面等離子體共振效應(yīng)，可以將光能進(jìn)一步匯聚到界面處，實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換效率的有效提高。這種基于ISET機(jī)制的新型光伏器件提供了一個(gè)用簡(jiǎn)單的組裝工藝、廉價(jià)的光電轉(zhuǎn)化材料構(gòu)建高效實(shí)用的太陽(yáng)能電池的全新視角。這一工作以“High?Efficiency Selective Electron Tunnelling in a Heterostructure Photovoltaic Diode”為題在線發(fā)表在《Nano Letters》雜志上（Nano Lett. 2016, DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b00727）。
? 郭雪峰課題組博士后賈傳成和中科院物理所孟勝課題組馬薇博士為該論文共同第一作者。北京大學(xué)化學(xué)學(xué)院郭雪峰和中科院物理所孟勝為該論文共同通訊作者。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部和教育部基金的資助。
原文鏈接：http://pubsdc3.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.6b00727
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