提高太阳能电池效率的新方法

一项新的研究在阿卜杜拉国王科技大学欧洲杯线上买球(KAUST)已经揭示了带隙工程有能力提高光电器件的性能，开发利用“热电子”的能量。

半导体具有一种被称为带隙的独特性质，通常是一种禁带电子能的范围。在带隙顶部具有能量的电子处于通过材料的自由状态，而在带隙底部以下的电子则不是。中间带有能量的电子不能在物质中产生。

这个简单的概念描述了半导体的光学特性。从任何被吸收的光中获得的能量转移到材料中的电子中。半导体中大多数自由电子的能量接近带隙的顶部。然而，吸收能量比带隙大得多的光子，就会产生能量更高的电子，也被称为“热电子”。

更好地了解这些所谓的热电子弛缓到接近带隙顶部的能量的过程，对于深入了解光收集设备的运行是必要的。例如，如果大量的能量以热量的形式丢失，太阳能电池的效率就会降低。

然而，这是非常困难的，如果不是不可能的话，充分利用这些热电子在真正的光转换应用，因为它们非常短的寿命．

Omar Mohammed，阿卜杜拉国王科技大学材料科学家欧洲杯线上买球

通过界面和带隙工程，Mohammed和他的合作者延缓了热载流子(电子和空穴)的弛豫，并大大增加了它们的寿命。

研究人员分析了一种被称为卤化铅钙钛矿的半导体。他们设计并制作了由多个量子阱组成的结构:一层薄薄的半导体，分散在一种更大能带隙材料的光吸收层之间。

比较了井厚相同的结构和井宽不同的非对称结构的光学性质。一种叫做飞秒(1飞秒= 10)的方法⁻¹⁵利用瞬态吸收光谱结合理论计算，确定了热电子弛豫的时间尺度。

他们发现冷却速率强烈依赖于非对称样品中的量子阱厚度，并且热载流子在非对称多量子阱中的弛豫速度是对称多量子阱的12.5倍。

这一新发现为如何显著减缓半导体材料中的热载流子冷却提供了一种独特的策略，以更好地利用它们在太阳能电池中的应用欧洲杯足球竞彩．

Partha Maity，博士后，阿卜杜拉国王科技大学欧洲杯线上买球

期刊引用:

Maity, P。等．(2021)级联电子转移诱导CsPbBr中慢热载流子弛豫_3.非对称量子井。ACS能源字母．doi.org/10.1021/acsenergylett.1c01142．

来源:https://www.kaust.edu.sa/en