近日，我校物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院侯福華研究員課題組研究了氧化鉬在寬帶隙鈣鈦礦太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)中的空穴傳輸層與背電極界面處的增強(qiáng)載流子傳輸作用，揭示了氧化鉬在該界面處的固定負(fù)電荷鈍化效應(yīng)，相關(guān)成果以“Highly efficient wide-bandgap perovskite solar cells prepared by fixing charge passivation in the interface layer”為題，發(fā)表于學(xué)科卓越期刊《Applied Physical Letters》（nature指數(shù)收錄）。
在寬帶隙鈣鈦礦太陽(yáng)電池中，鈣鈦礦薄膜表面的嚴(yán)重應(yīng)力會(huì)延伸至載流子傳輸層/金屬電極界面，導(dǎo)致載流子傳輸層表面粗糙度增加。這種粗糙度的不利影響會(huì)削弱界面的載流子傳輸效率，從而影響器件的整體穩(wěn)定性。為了解決這一問(wèn)題，需要一種能夠有效優(yōu)化載流子傳輸路徑的方法，以提升器件的性能和穩(wěn)定性。
針對(duì)寬帶隙鈣鈦礦太陽(yáng)電池的界面問(wèn)題，本研究提出了一種局部接觸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。通過(guò)在空穴傳輸層/金屬電極界面上真空沉積特定厚度的氧化鉬中間層，改變載流子傳輸路徑，以提高器件的穩(wěn)定性和效率。使用開(kāi)爾文探針力顯微鏡、電容-電壓特性、電化學(xué)阻抗譜和X射線光電子能譜等手段對(duì)氧化鉬局部接觸結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。研究發(fā)現(xiàn)，氧化鉬中間層在空穴傳輸層/金屬界面產(chǎn)生了負(fù)固定電荷，改變了載流子濃度分布，增強(qiáng)了內(nèi)建電壓，并促進(jìn)了界面附近的載流子傳輸。與沒(méi)有氧化鉬局部接觸結(jié)構(gòu)的寬帶隙鈣鈦礦太陽(yáng)電池相比，優(yōu)化后的器件整體性能得到了顯著改善，尤其是在熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性方面。
該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、內(nèi)蒙古自治區(qū)高等學(xué)校科學(xué)技術(shù)重點(diǎn)項(xiàng)目、內(nèi)蒙古自治區(qū)本級(jí)引進(jìn)高層次人才科研支持項(xiàng)目和內(nèi)蒙古大學(xué)駿馬計(jì)劃高層次人才引進(jìn)項(xiàng)目的資助。在該工作中，侯福華研究員為唯一通訊作者，本課題組2021級(jí)碩士研究生郭海闊和2022級(jí)碩士研究生郭敬偉為共同第一作者，內(nèi)蒙古大學(xué)為唯一完成單位。
論文鏈接：https://doi.org/10.1063/5.0217393
（素材來(lái)源：科學(xué)技術(shù)處 編輯：李文娟 審核：朱保華 劉雪峰）
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