2月18日研究人員專注于擴大太陽能電池能力的工藝步驟

在一項新研究中，佛羅里達州立大學的一名研究人員闡明了用于制造更好太陽能電池的過程的基本特性，讓科學家們了解如何進一步微調該工作并構建更高效的設備。

“這是建立在我們用新材料制造更好的太陽能電池的目標之上的，”FSU化學助理教授LeaNienhaus說。“這篇論文著眼于鈣鈦礦/有機界面上電荷提取的基本機制，以了解這個過程是如何以及何時發生的，這樣我們就可以提高整個設備的效率。”

這項工作發表在ACSEnergyLetters雜志上。

Nienhaus一直致力于以多種方式制造更高效的太陽能電池。

一種方法是通過將不可用的低能量光轉換成可用的高能量光來擴展太陽能電池可以利用的太陽光譜區域。這可以通過稱為光子上轉換或三重三重湮沒的過程發生。

在太陽能電池中作為電流提取的相同電荷載流子也可以填充有機分子的三重態。兩個三重態的組合產生更高能量的發射單重態。產生的高能發射光子然后可以被太陽能電池吸收。

然而，迄今為止，導致三重態的精細、閃電般快速的電荷提取過程尚不清楚。

Nienhaus及其同事創造了一種由鹵化鉛鈣鈦礦和一種叫做紅熒烯的碳氫化合物組成的薄膜，它會發出上轉換的光。然后，他們利用超快瞬態吸收光譜來了解產生三重態的潛在電荷轉移過程的確切時間。

他們發現該過程涉及鈣鈦礦中的熱激發或“熱”電荷載流子，導致紅熒烯在亞納秒時間尺度上產生三重態。

Nienhaus說：“希望這些信息能夠為我們設計新的和改進的鈣鈦礦材料以實現三重態敏化提供一個起點。”“從能量上講，我們希望將近紅外光上轉換到綠色或藍色光譜區域，以真正最大化上轉換中獲得的能量增益。如果我們知道所涉及的確切電荷轉移機制和能級，我們可以調整兩側方程和最大化性能。”

本文的其他貢獻者是FSU研究生CarlConti、AlexanderBieber和ZacharyVanOrman;FSU本科生GregoryMoller;FSU化學教授杰弗里·斯特勞斯;以及來自阿貢國家實驗室的SarahWieghold和RichardSchaller。