近日，中科院上海光學精密機械研究所強場激光物理國家重點實驗室與華中科技大學合作，從器件設計和太赫茲光譜研究等方向出發，發現了低毒、低成本硒化銻（Sb2Se3）薄膜太陽能電池中快達幾個皮秒的熱電子提取過程，并成功抑制其缺陷復合過程。相關研究成果發表于《美國化學會能源快報》。

太陽能電池的基本工作原理是半導體吸收光子后轉換成光生載流子，并將其傳輸到電極上，從而產生光電壓和光電流。因此，到達電極前光生載流子的有效提取和輸運過程對太陽能電池轉換效率的影響至關重要。Sb2Se3太陽能電池具有低毒性和低成本的顯著優勢，然而其中缺陷復合過程卻嚴重制約了Sb2Se3薄膜太陽能電池的發展，目前光能轉換效率紀錄僅為10%。

為此，研究人員通過能帶工程學設計和太赫茲時間分辨光譜技術探測，率先提出了能夠成功避開缺陷復合的熱電子快速提取方案。在這項研究中，研究人員發現了Sb2Se3太陽能電池中兩種截然不同的光生載流子提取和復合方式。雖然，目前大部分高效率的Sb2Se3太陽能電池都是基于CdS/Sb2Se3 PN結為核心構建的，在該項研究中科研人員發現CdS/Sb2Se3 PN結與本征的Sb2Se3半導體內存在著類似的20皮秒左右的載流子與缺陷復合過程，這個過程與光生載流子傳輸過程的競爭關系，會大大降低太陽能電池器件的光電轉換效率。而在SnO2/Sb2Se3 PN結中，只有幾個皮秒的超快熱電子提取過程可以成功避開缺陷復合過程，從而提升光生載流子的有效提取和傳輸效率，最終可將有效提取率提升到~90%。此外，熱電子提取過程還能有效降低電聲相互作用引起的熱損耗。

原標題：快速提取硒化銻太陽能電池熱電子