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隨著對高效太陽能轉(zhuǎn)換技術(shù)的不斷探索，寬禁帶鈣鈦礦太陽能電池（WBG-PSCs）因其在構(gòu)建高效疊層光伏器件中的潛力而備受關(guān)注。然而，混合鹵化物鈣鈦礦在光照下易發(fā)生鹵化物分離（PIHS），這一現(xiàn)象嚴重制約了器件的穩(wěn)定性。近期，華東理工大學(xué)的姬曉宇團隊在《Chemical Science》期刊上發(fā)表了一項突破性研究成果，揭示了有機空穴選擇材料（HSMs）中的甲氧基（MeO）團與寬禁帶鈣鈦礦的PIHS現(xiàn)象之間存在著密切關(guān)聯(lián)。通過一系列實驗和理論計算，研究團隊發(fā)現(xiàn)含MeO團的HSMs會加劇鈣鈦礦中的PIHS，而去除MeO團則能顯著提升器件的光電轉(zhuǎn)換效率和運行穩(wěn)定性。該發(fā)現(xiàn)為疊層光伏器件中寬帶隙鈣鈦礦的穩(wěn)定應(yīng)用提供了關(guān)鍵的材料設(shè)計指導(dǎo)。
在過去的研究中，盡管科學(xué)家們已經(jīng)通過多種方法如成分工程、界面工程、后處理等手段取得了一定的進展，但在制備同時滿足上述理想特性的鈣鈦礦薄膜方面，依然存在諸多挑戰(zhàn)。例如，傳統(tǒng)的制備方法往往需要較高的退火溫度來促進晶體生長，這可能導(dǎo)致鈣鈦礦材料的部分分解或電荷傳輸層的形變，進而引入結(jié)構(gòu)缺陷。又如，在混合陽離子體系中，由于不同陽離子的結(jié)晶速率不一致，容易導(dǎo)致陽離子分布不均勻，這不僅會影響鈣鈦礦薄膜的光電性能，還可能在鈣鈦礦與電荷傳輸層的界面處積累特定陽離子，從而阻礙電荷收集，降低器件效率。
二維過渡金屬二硫化物（TMDs）由于其表面無懸垂鍵、可調(diào)節(jié)的帶隙和高載流子遷移率等特性，在光電器件領(lǐng)域具有巨大潛力。其中，二硒化鉑（PtSe2）被認為是制備高性能紅外光電探測器的理想材料之一。其層間可調(diào)帶隙范圍為0-1.2 eV，可通過改變薄膜厚度實現(xiàn)從半導(dǎo)體到半金屬的轉(zhuǎn)變，吸收光譜覆蓋可見光到中紅外波段。然而，目前報道的大多數(shù)2D-3D結(jié)合的器件均為p-n異質(zhì)結(jié)器件，采用輕摻雜或重摻雜的n型襯底，這既作為光吸收層，又作為載流子傳輸層，影響了載流子在n型體材料中的有效傳輸。同時，二維材料與輕摻雜或重摻雜的n型襯底的接觸界面存在較多缺陷，導(dǎo)致光生載流子在界面分離時存在嚴重復(fù)合損失，使得光電流與光功率之間的擬合值θ無法達到理想狀態(tài)。光電探測器的結(jié)構(gòu)設(shè)計和界面優(yōu)化是實現(xiàn)高穩(wěn)定性、接近理想狀態(tài)以及寬光譜紅外探測的關(guān)鍵問題。
近日，華南理工大學(xué)發(fā)光材料與器件國家重點實驗室周博教授團隊提出了一種研究微觀尺度能量遷移過程的新策略。通過構(gòu)建界面能量傳遞IET（Interfacial Energy Transfer）調(diào)控的核殼納米結(jié)構(gòu)和能量輸運過程設(shè)計，成功觀測到敏化劑/激活劑共摻上轉(zhuǎn)換體系的能量遷移特性，并通過定義特征參量（γEM）描述了能量遷移和能量傳遞的競爭。
周博教授團隊在文中報告了一個概念模型，通過在單個納米顆粒中構(gòu)建力致發(fā)光和光致發(fā)光來實現(xiàn)多模態(tài)發(fā)光，鑭系摻雜的氟納米粒子能夠通過x射線輻照產(chǎn)生優(yōu)異的力致發(fā)光，并且通過選擇合適的鑭系發(fā)射體在核-殼-殼結(jié)構(gòu)中可以實現(xiàn)顏色可調(diào)的力致發(fā)光。相關(guān)成果發(fā)表在國際**期刊《Nano Letters》上。
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