上海光机所在钙钛矿太阳能电池的极化子动力学研究方面取得进展

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室与重庆大学合作，在钙钛矿太阳能电池的极化子动力学研究方面取得进展，相关成果以“Polaron mobility modulation by bandgap engineering in black phase α-FAPbI3”为题发表于Journal of Energy Chemistry。

能源是人类社会发展的重要驱动力，由于化石能源不可再生和造成环境污染，发展太阳能、风能、水能等可持续清洁能源是一条必由之路。太阳能电池，是利用太阳能的重要方式之一。太阳能电池的光电转换效率决定着其发展前景。因此，提高太阳能电池的光电转换效率能够降低成本、提升太阳能利用率，一直是光电器件研究者在新能源领域不懈地追求。同时，低成本、高效率的太阳能电池前沿研究也将为实现我国2030年“碳达峰”目标和2060年“碳中和”目标提供重要的理论与实验研究基础。

(a)(FAPbI3)0.85(MAPbBr3)0.15(FA0.85)和(FAPbI3)0.95(MAPbI3)0.05(FA0.95)的TaucPlot拟合图。(b)极化子迁移率随泵浦通量变化。(c)载流子散射时间随延迟时间的变化。

本工作使用时间分辨太赫兹光谱技术研究了黑色立方相的α-FAPbI3薄膜的超快光生载流子动力学。通过带隙工程进行组分取代调控带隙，发现带隙较小的样品的极化子迁移率较大。载流子迁移率能够影响太阳能电池中的电荷提取效率，从而影响器件的能量转换效率。然后通过光生载流子的电导率在太赫兹波段的色散关系分析，发现带隙较小的样品的极化子迁移率较大主要来源于载流子的散射时间变长。该工作为进一步提高钙钛矿太阳能电池效率的器件设计提供了重要的研究基础。