“吃辣”的電池“有能量”

華東師范大學(xué)物理與電子科學(xué)學(xué)院教授保秦?zé)钫n題組把天然分子辣椒素作為添加劑引入到鈣鈦礦半導(dǎo)體，在國(guó)際上首次直接觀察到軟物質(zhì)鈣鈦礦半導(dǎo)體表面電子結(jié)構(gòu)從P型轉(zhuǎn)變成N型的新現(xiàn)象。

保秦?zé)钕蛴浾呓榻B，“使用綠色、可持續(xù)的基于森林系生物添加劑，并與無(wú)毒無(wú)鉛鈣鈦礦半導(dǎo)體結(jié)合，最終可以實(shí)現(xiàn)完全綠色的鈣鈦礦電子器件。我們希望以此改變鈣鈦礦半導(dǎo)體表面電子結(jié)構(gòu)與電荷傳輸層實(shí)現(xiàn)匹配的界面電子結(jié)構(gòu)，從而減少器件能量損失?！?/p>

研究人員發(fā)現(xiàn)辣椒素化合物天然易獲取、價(jià)錢(qián)便宜、性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，將其作為添加劑引入到鈣鈦礦半導(dǎo)體，利用自行設(shè)計(jì)、定制的高分辨、高精密光電子能譜原位分析系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)鈣鈦礦半導(dǎo)體表面電子結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了從原先的P型到N型的完全轉(zhuǎn)變，霍爾效應(yīng)測(cè)量進(jìn)一步證實(shí)了這一新現(xiàn)象。探索發(fā)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變?cè)从阝}鈦礦半導(dǎo)體表面區(qū)域自發(fā)形成的P-N同質(zhì)結(jié)，證實(shí)了該同質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)位于薄膜表面以下大約100納米處。這一轉(zhuǎn)變與頂部電子傳輸層（N型）更加匹配，促進(jìn)界面電荷傳輸，減少界面處電荷非輻射復(fù)合損失。

課題組構(gòu)建了功率轉(zhuǎn)換效率為21.88%和填充因子為83.81%的鈣鈦礦光伏器件, 均是已報(bào)道的多晶甲基銨鉛三碘化物鈣鈦礦的P-I-N結(jié)構(gòu)器件的最高值。

“光電轉(zhuǎn)換動(dòng)力學(xué)綜合分析表明，器件中的能量輻射損失得到了有效抑制?！闭撐牡谝蛔髡咝苌俦硎?，該工作為深入理解軟物質(zhì)半導(dǎo)體界面電子結(jié)構(gòu)特性與器件能量損失機(jī)制提供了思路。

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