太阳能电池内关键辐射吸收层中电荷的形成方式

电荷载体如何在太阳能电池内形成然后产生电流的细节仍不清楚。应用物理快报报道，筑波大学(茨城县)三位研究人员的突破有助于澄清这一点。该小组的研究提供了详细的见解，了解太阳能形式的能量如何被太阳能电池中使用的一层最先进的材料吸收，然后转换成可用于发电的形式。

该研究建立在早期针对特定类型太阳能电池的研究基础之上。这些太阳能电池利用布置在相邻层中的材料的不同特性来产生电荷。当能量或光子(其中包含太阳光)在太阳能电池中撞击这些层时，它们释放或激励来自给电子段的电子，然后电子给予电子接收段。这产生了形成电流基础的电子流。提高太阳能转化为电能的效率需要明确说明太阳能电池材料中极小规模的情况。迄今为止，这已被证明是一项艰巨的任务。

“理解我们突破的关键是激子的概念，它指的是由阳光能量激活的电子和这种激活留下的'间隙'，”主要作者Kohei Yonezawa说。“利用光谱学，我们能够在时域中阐明载流子形成过程。我们还能够确定温度对此没有影响。”

最新发现应该增加低成本生产的既定优势和有机太阳能电池内的本体异质结的相对高的功率转换效率。具体而言，它们可以进一步提高太阳能电池的能源效率，使这项技术对工业和公众更具吸引力。

“我们现在可以精确地分析太阳能电池薄膜中的载流子形成过程，它向我们展示了这些电荷载体形成然后衰变所需的时间。这揭示了供体和受体区域界面附近位置的重要性。共同作者Yutaka Moritmomto表示，他希望通过新方法获得的见解能够进一步提高太阳能电池的效率。“现在我们知道，在供体和受体区域之间的界面已经走了很长一段路的激子对电荷产生没有贡献，我们应该能够开发具有更好电荷产生的新材料。