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无机-有机杂化钙钛矿太阳能电池具有很高的效率的一个原因就在于:其电荷载体路径很长。对于大多数太阳能电池而言,光生载流子(电荷和空穴)的复合是对能量的严重损耗。本研究所报道的三碘化铅太阳能电池中,每一次复合的同时就会放出一个光子,可以被重新吸收,从而产生更多的载流子。
通过对三碘化铅钙钛矿薄膜(约100 nm)上的局域光激发点上的发光和电荷传播进行成像,研究人员观察到光激发距离大于50 μm,而且,内部光子的谱峰从765nm红移到800 nm。内部产生的所有发光只有10~15%逃逸到空气中或玻璃基底外面。因此,能量传递不受电荷传输的限制,可以通过吸收-扩散-激发多种方式在很长距离传播。
本研究开创了一种在钙钛矿层内产生高光子密度(25 suns)的方法,使得高开路电压成为可能。作为首次合成的高质量卤化物半导体,本材料科学意义异常重大,在光伏电池,发光二极管(LEDs)、激光制冷以及一系列的光电应用领域具有广泛的应用前景!
参考资料:
1. Luis M. Pazos-Outón, Monika Szumilo, Robin Lamboll, Johannes M. Richter, Richard H. Friend, Felix Deschler et al.Photon recycling in lead iodide perovskite solar cells. Science, 2016, 351,1430-1433.
DOI: 10.1126/science.aaf1168
http://science.sciencemag.org/content/351/6280/1430
2. Eli Yablonovitch. Lead halides join the top optoelectronic league. Science, 351, 2016, 1401.
DOI: 10.1126/science.aaf4603
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