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飛秒光譜在提升太陽能電池效率中的應(yīng)用

來源：時(shí)間：2025-07-10 16:53:21 瀏覽：912次

飛秒光譜在提升太陽能電池效率中的應(yīng)用

1. 優(yōu)化鈣鈦礦太陽能電池性能：飛秒激光拋光技術(shù)可以改善鈣鈦礦薄膜的表面，減少非輻射復(fù)合損失，從而提高太陽能電池的性能。缺陷鈍化策略，例如使用氯化半胱胺鹽酸鹽（CSA-Cl）進(jìn)行表面和體相鈍化，可以減少光生載流子的湮滅，提高器件的性能和穩(wěn)定性。

2. 研究界面電荷轉(zhuǎn)移過程：飛秒瞬態(tài)吸收光譜能夠揭示界面電荷轉(zhuǎn)移過程中的超快動(dòng)力學(xué)信息，為光電材料的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供依據(jù)。通過調(diào)控界面分子，可以優(yōu)化鈣鈦礦太陽能電池中的載流子動(dòng)態(tài)。

3. 提升電子傳輸層性能：通過在電子傳輸層（ETL）中引入p-n結(jié)，可以顯著提高電子遷移率，從而提高器件性能。研究表明，采用水熱法合成的MoSe2可以增強(qiáng)電子傳輸層的性能，進(jìn)而提升鈣鈦礦太陽能電池的效率。

4. 探索新型材料和結(jié)構(gòu)：研究表明，MXene材料在鈣鈦礦太陽能電池的各個(gè)組件和界面中都具有潛在的應(yīng)用價(jià)值，可以提高器件的性能和效率。將長壽命納米熒光粉應(yīng)用于鈣鈦礦太陽能電池，可以提高其抗紫外線能力和能量存儲(chǔ)能力。

5. 減少界面缺陷：通過在鈣鈦礦/Spiro-OMeTAD界面引入聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）層，可以鈍化界面和晶界缺陷，從而提高開路電壓和電池效率。使用離子液體優(yōu)化NiOX和鈣鈦礦之間的界面，可以提高器件的效率和穩(wěn)定性。

6. 鈣鈦礦-有機(jī)疊層太陽能電池: 鈣鈦礦和有機(jī)半導(dǎo)體的寬帶隙可調(diào)性使得鈣鈦礦-有機(jī)疊層太陽能電池具有良好的理論效率。

7. 新型鈣鈦礦材料: 通過控制前驅(qū)體比例和溶劑，可以顯著提高CsPbI2Br鈣鈦礦薄膜的相穩(wěn)定性、電荷轉(zhuǎn)移電阻和電子壽命，這對于高性能鈣鈦礦太陽能電池非常重要。

提升效率的具體方法

· 表面鈍化: 通過二甲基草酸酯（DO）鈍化鈣鈦礦晶界，可以形成無針孔且致密的鈣鈦礦薄膜，提高傳輸能力和器件性能。

· 異質(zhì)結(jié): S型異質(zhì)結(jié)可以促進(jìn)界面電子轉(zhuǎn)移，加速光生載流子的分離，從而提高光催化效率。

· MXene: Ti3C2Tx Mxene在鈣鈦礦太陽能電池中可以抑制缺陷，鈍化表面，增強(qiáng)導(dǎo)電性，調(diào)節(jié)功函數(shù)，改善成膜質(zhì)量，促進(jìn)電荷轉(zhuǎn)移。如圖所示，Mxene可以作為添加劑加入到光吸收層、電子傳輸層和空穴傳輸層中，也可以應(yīng)用于電極和界面，從而在多個(gè)方面提升太陽能電池的性能。

Mxene在鈣鈦礦太陽能電池中的應(yīng)用

· 透明導(dǎo)電電極: 使用氫和鈰共摻雜的氧化銦（ICO:H）薄膜作為透明導(dǎo)電電極，可以減少對底層功能薄膜的損傷，提高器件性能。

飛秒光譜的實(shí)驗(yàn)方法

瞬態(tài)吸收光譜測量: 飛秒瞬態(tài)吸收光譜能夠有效檢測S-型異質(zhì)結(jié)中的電荷轉(zhuǎn)移動(dòng)態(tài)，證明S-型異質(zhì)結(jié)可以促進(jìn)界面電子轉(zhuǎn)移，并加速光生載流子的分離，這對于提高光催化效率至關(guān)重要。
時(shí)間分辨光致發(fā)光光譜 (TRPL): 使用TRPL光譜可以研究鈣鈦礦材料中的載流子壽命和復(fù)合過程。

總而言之，飛秒光譜通過提供對太陽能電池內(nèi)部載流子動(dòng)態(tài)行為的深入理解，為材料選擇、器件設(shè)計(jì)和界面優(yōu)化提供了關(guān)鍵信息，從而推動(dòng)了太陽能電池效率的提升。

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