近日,北京大学物理学院、人工微结构和介观物理国家重点实验室、纳光电子前沿科学中心极端光学研究团队朱瑞研究员、龚旗煌院士与英国萨里大学张伟教授、美国劳伦斯伯克利国家实验室Thomas P. Russell教授合作,在介电调控提升钙钛矿光伏性能研究中取得重要进展。相关研究成果以“钙钛矿光伏器件中的介电屏蔽”(Dielectric screening in perovskite photovoltaics)为题发表于《自然·通讯》(Nature Communications, 12, 2479 (2021))。
近年来,钙钛矿光伏器件的光电转换效率和长期稳定性得到迅速提升,然而器件性能的进一步优化仍受到钙钛矿薄膜中缺陷诱导非辐射损失的严重阻碍。尽管钝化策略在一定程度上能够抑制这种损失,但大多只针对特定缺陷发挥作用,改善效果受限。因此,需要发展拓宽更具普适性的思路,以消除体系中多种类缺陷叠加造成的不利影响。
针对此问题,北京大学物理学院、人工微结构和介观物理国家重点实验室、纳光电子前沿科学中心极端光学研究团队朱瑞研究员、龚旗煌院士课题组与英国萨里大学张伟教授、美国劳伦斯伯克利国家实验室Thomas P. Russell教授等组成联合研究团队,基于前期在反式结构钙钛矿光伏器件上的研究成果,以介电环境调控为指导,来实现钙钛矿薄膜缺陷的有效屏蔽,助力提升钙钛矿光伏器件的性能。一方面,研究工作由局域库仑相互作用开始,参考已有研究,从理论上阐明了调控钙钛矿的介电响应可以减小缺陷对电荷载流子的捕获截面,从而对缺陷产生屏蔽效应。另一方面,从实验上借助碱金属离子对介电环境的调节能力,在钙钛矿薄膜中有效加速了空间电荷区域钙钛矿的介电响应,使得缺陷捕获截面显著减小,从而产生介电屏蔽效应;该效应降低了载流子被缺陷捕获的几率,即使缺陷仍然存在,它们在某种程度上对电荷载流子也是“不可见”的,形成了缺陷的“隐身”效果,即“缺陷隐身”(如图)。同时,钙钛矿薄膜的质量整体提高,载流子的表面复合与电声耦合动力学过程明显改善,非辐射损失通道得到全面、显著抑制。最终,在反式结构钙钛矿光伏器件中获得了超过22%的光电转换效率。该研究通过对钙钛矿中缺陷捕获载流子过程的深入认知,进一步发展了调控降低缺陷诱导非辐射损失的新思路,实验验证了通过介电调控来实现高效钙钛矿光伏器件的可行性,为领域发展拓展了新的方向。
钙钛矿薄膜中缺陷的介电屏蔽和“缺陷隐身”示意图
论文的共同第一作者为北京大学物理学院2016级博士研究生苏睿、2019届本科毕业生许昭鉴(现就读于普林斯顿大学)和2019年度博士后创新人才支持计划入选者吴疆博士,朱瑞研究员、张伟教授、Thomas P. Russell教授为共同通讯作者。上述研究工作得到国家自然科学基金委、北京大学人工微结构和介观物理国家重点实验室、纳光电子前沿科学中心、量子物质科学协同创新中心、山西省极端光学协同创新中心、北京大学长三角光电科学研究院等单位的大力支持。
删除或更新信息,请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)
物理学院极端光学研究团队在钙钛矿光伏介电调控研究中取得重要进展
本站小编 Free考研考试/2021-12-20
相关话题/实验室 北京大学 科学 光学 物理学院
物理学院极端光学研究团队在大规模集成光量子芯片上多路径波粒二象性研究中取得重要进展
北京大学物理学院、人工微结构和介观物理国家重点实验室、纳光电子前沿科学中心王剑威研究员、何琼毅研究员和龚旗煌院士等与中国科学院微电子研究所、首都师范大学和奥地利科学院合作在光量子芯片上多路径波粒二象性研究中取得重要科学进展。他们实现了一款大规模集成的可编程硅基光量子芯片,在量子延迟选择实验框架下,将 ...北京大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-20物理学院李新征课题组提出关于凝聚态体系动力学状态描述的新理论
日前,北京大学物理学院、人工微结构和介观物理国家重点实验室、轻元素先进材料研究中心、纳光电子前沿科学中心李新征课题组针对稀有事件主导的凝聚态体系动力学状态及其转变这一普遍存在却未被理论严格描述的物理现象,提出了一个新理论,从动力学场、动力学熵的角度揭示了其微观机制。物质的运动规律与存在状态的理论描述 ...北京大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-20生命科学学院杜鹏课题组与合作者揭示胚层分化过程中的全局miRNA剂量控制机制
miRNA是真核生物中广泛存在的长约21到23个核苷酸的小核糖核酸分子,它们无法翻译成蛋白质,但是可以在转录后水平调控基因的表达。Microprocessor复合物(微处理器复合物)主要由一个DROSHA和两个DGCR8蛋白组成,可以将pri-miRNA加工切割成大约70~90个碱基的pre-miR ...北京大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-20物理学院刘佳研究员与合作者在暗光子暗物质探测研究中取得重要进展
暗物质是天文观测中发现的具有引力相互作用且不发光的未知物质。暗物质无法由标准模型解释,是当前粒子物理学领域最基本、最重要的问题之一。超轻质量的玻色子是一种有力的潜在暗物质,而暗光子正是其中的代表性粒子之一。作为超出标准模型理论的新粒子,暗光子通过与光子动能项的混合,具有和光子相似的电磁相互作用;与光 ...北京大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-20生命科学学院蒋争凡课题组发现STING活化共配体
cGAS是胞质内双链DNA或Mn2+的受体,也是一个二核苷酸环化酶,被DNA和/或Mn2+激活后利用细胞质中的ATP和GTP合成第二信使2’3’-cGAMP,后者进一步激活STING,最终介导抗病毒/肿瘤免疫反应。而Mn2+激活的cGAS以一种更高效路径合成2’3’-cGAMP,Mn2+单独使用或与 ...北京大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-20物理学院方哲宇课题组实现自由电子束调控金属纳米天线光自旋霍尔效应
北京大学物理学院、人工微结构和介观物理国家重点实验室方哲宇研究员课题组提出了一种利用超高分辨电子束操控金属等离激元调控光自旋角动量的新方法,首次在单个金属纳米结构内实现光自旋霍尔效应的观测与操纵。研究人员设计了结构对称的金属纳米天线,利用入射电子束超高分辨的特点,精准激发了金属等离激元圆偏振偶极和四 ...北京大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-20现代农学院/生命科学学院邓兴旺实验室何光明课题组揭示植物抗病-生长杂种优势平衡调控的分子机制
杂种优势(Heterosis)是指杂交子一代(杂交F1)在许多性状上优于双亲的现象,其在动植物良种培育和农作物增产中起到非常重要的作用。课题组前期的研究首次在植物中发现特定的拟南芥杂交F1具有显著的抗病杂种优势,并在分子水平上构建了以水杨酸合成通路为中心的抗病杂种优势调控网络(Yangetal.,2 ...北京大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-20北京大学国际关系学院教授王栋在Foreign Affairs发表文章
2021年4月15日,北京大学国际关系学院长聘正教授、中外人文交流研究(教育部)基地执行主任王栋在外交事务领域全球权威刊物ForeignAffairs(《外交事务》)发表题为“TheCaseforaNewEngagementConsensus:AChineseVisionofGlobalOrder” ...北京大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-20物理学院量子材料科学中心刘雄军课题组及合作者基于超冷原子首次实现最基本的外尔拓扑能带
近日,北京大学物理学院量子材料科学中心刘雄军教授课题组与中国科学技术大学潘建伟院士、陈帅教授等合作,在超冷原子模拟拓扑量子材料方面取得重要进展。联合研究团队基于刘雄军课题组此前提出的理论模型,在国际上首次利用超冷原子体系实现了三维人工自旋轨道耦合,并构造出仅有一对外尔点的最基本外尔半金属(Weyls ...北京大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-20《物理评论快报》报道量子材料科学中心谢心澄研究组及合作者关于轴子绝缘体无序下相变及其独特临界行为的研究
最近,北京大学物理学院量子材料科学中心谢心澄院士研究组与苏州大学物理科学与技术学院江华、陈垂针教授合作,对三维轴子绝缘体中无序诱导的相变和临界行为展开研究。他们发现了一种二维量子霍尔效应的相变普适类,并提出可以利用该相变在三维磁性拓扑绝缘体中探测轴子绝缘体态。2021年4月12日,该项工作以“轴子绝 ...北京大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-20