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，并與無毒無鉛鈣鈦礦半導(dǎo)體結(jié)合，最終可以實現(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)與電荷傳輸層實現(xiàn)匹配的界面電子結(jié)構(gòu)，從而減少器件能量損失。”

研究人員發(fā)現(xiàn)辣椒素化合物天然易獲取、價錢便宜、性質(zhì)相對穩(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、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)測量進一步證實了這一新現(xiàn)象。探索發(fā)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變源于鈣鈦礦半導(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。”論文第一作者熊少兵表示，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制提供了思路。

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