在太陽能電池中,當(dāng)陽光照射到半導(dǎo)體材料上時,會激發(fā)電子在兩個不同材料之間——即異質(zhì)結(jié)——移動,從而產(chǎn)生電流,為電子設(shè)備提供動力。據(jù)了解,這是研究人員首次以動態(tài)視覺形式捕捉到這種持續(xù)時間極短的光生載流子運(yùn)動。
相關(guān)研究成果已發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》(PNAS)上,論文題為《利用超快電子顯微鏡成像半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)中的熱光生載流子轉(zhuǎn)移》。論文詳細(xì)闡述了研究人員如何利用超快電子顯微鏡(SUEM)技術(shù),該技術(shù)結(jié)合了高時空分辨率和表面敏感性,來探究硅和鍺這兩種常見光伏半導(dǎo)體材料中光生載流子的動態(tài)變化。
在研究過程中,團(tuán)隊(duì)使用超快激光脈沖作為皮秒級快門,并發(fā)射電子束掃描材料表面,這些材料中的熱光生載流子受到光泵浦光束的激發(fā)而運(yùn)動。所得圖像使研究團(tuán)隊(duì)能夠評估光生載流子從一種半導(dǎo)體材料擴(kuò)散到另一種材料的過程。
論文中,研究人員還討論了異質(zhì)結(jié)如何通過電荷捕獲顯著改變硅和鍺區(qū)域中熱光生載流子的擴(kuò)散率,從而導(dǎo)致載流子遷移率降低。他們指出,這一現(xiàn)象可能會對分離和收集這些熱電荷的器件性能產(chǎn)生負(fù)面影響。
這一研究成果不僅為太陽能電池的研究提供了寶貴的視覺資料,還有望推動相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步,為更高效、更環(huán)保的能源解決方案的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。