“吃辣”的电池“有能量”

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  华东师范大学物理与电子科学学院教授保秦烨课题组把天然分子辣椒素作为添加剂引入到钙钛矿半导体,在国际上首次直接观察到软物质钙钛矿半导体表面电子结构从P型转变成N型的新现象。相关论文1月14日发表于《焦耳》。

  保秦烨向《中国科学报》介绍,“使用绿色、可持续的基于森林系生物添加剂,并与无毒无铅钙钛矿半导体结合,最终可以实现完全绿色的钙钛矿电子器件。我们希望以此改变钙钛矿半导体表面电子结构与电荷传输层实现匹配的界面电子结构,从而减少器件能量损失。”

  研究人员发现辣椒素化合物天然易获取、价钱便宜、性质相对稳定,将其作为添加剂引入到钙钛矿半导体,利用自行设计、定制的高分辨、高精密光电子能谱原位分析系统,发现钙钛矿半导体表面电子结构经历了从原先的P型到N型的完全转变,霍尔效应测量进一步证实了这一新现象。探索发现这种转变源于钙钛矿半导体表面区域自发形成的P-N同质结,证实了该同质结结构位于薄膜表面以下大约100纳米处。这一转变与顶部电子传输层(N型)更加匹配,促进界面电荷传输,减少界面处电荷非辐射复合损失。

  课题组构建了功率转换效率为21.88%和填充因子为83.81%的钙钛矿光伏器件, 均是已报道的多晶甲基铵铅三碘化物钙钛矿的P-I-N结构器件的最高值。

  “光电转换动力学综合分析表明,器件中的能量辐射损失得到了有效抑制。”论文第一作者熊少兵表示,该工作为深入理解软物质半导体界面电子结构特性与器件能量损失机制提供了思路。

  相关论文信息:

  http://dx.doi.org/10.1016/j.joule.2020.12.009

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