科技日报记者 吴长锋

记者13日从中国科学手艺年夜学得悉，该校微电子学院特任研究员胡芹课题组，针对非铅锡基钙钛矿半导体存在的自搀杂严重、缺点密度高、非辐射复合损掉年夜等问题，成功构建钙钛矿同质结，以增进光生载流子的分手和提取。这证实了同质布局筑策略在锡基钙钛矿太阳能电池范畴的利用潜力，也为其他钙钛矿光电器件的布局优化供给了新思绪。该功效日前颁发在国际知名期刊《纳米通信》，并被选为封面论文。

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今朝，高效力钙钛矿光伏器件以铅基钙钛矿半导体为主，但其含有重金属铅，对生态情况和公共健康具有潜伏风险。比拟之下，非铅锡基钙钛矿半导体具有更高的理论效力和较低的毒性，最近几年来遭到愈来愈多的存眷。但是，锡基钙钛矿半导体结晶速度快、p型自搀杂严重、与传输层能级匹配欠安等问题，致使光伏器件载流子提取坚苦、非辐射复合严重，器件的光电转换效力与理论值相差较远。

针对上述困难，研究人员对锡基钙钛矿半导体材料进行搀杂设计，经由过程将锗离子引入到活性层中，实现了锗离子的梯度搀杂和同质布局筑。钙钛矿半导体接收层能级的梯度转变加强了内建电场，从而增进了光生载流子的分手和提取开博体育。经由过程分歧深度的X射线光电子能谱表征，研究证实了锡基钙钛矿半导体薄膜中锗离子的梯度搀杂，经由过程第一性道理计较的缺点构成能和搀杂类型成果揭露了构建同质结的内涵机制。颠末进一步器件工艺优化，同质结光伏器件的暗电流下降了两个数目级，缺点密度下降了一个数目级，功率转换效力从11.2%晋升至13.2%，在最年夜功率点持续运行250分钟后依然连结初始效力的95%以上，具有杰出的不变性。

研究人员暗示，这项研究揭露了同质布局筑的微不雅机理，也为锡基钙钛矿半导体光电器件的布局设计和能级调控供给了一种靠得住的方案。

（中国科年夜供图）

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