科研动态

西南大学材料与能源学院宋群梁教授创新团队最近在热载流子钙钛矿太阳能电池方面取得了新突破，相关研究成果“An internally photoemitted hot carrier solar cell based on organic-inorganic perovskite”发表在国际TOP期刊《Nano Energy》上，影响因子为15.548。本工作主要由我校2016级博士研究生王刚和2017级硕士研究生廖丽萍共同完成，宋群梁教授为唯一通讯作者。

热载流子太阳能电池在理论上是能够克服单结太阳能电池的Shockley-Queisser极限的一种新型高效率太阳能电池。这种电池可以提取未弛豫的高能热载流子，避免高能光子的能量损失。热载流子电池提出后，尽管在理论和材料合成方面取得了一系列的进展，但由于一般的***材料中热载流子弛豫非常快，并且难以找到合适的选择电极，因此热载流子太阳能电池在实验上一直没有取得突破。最近的研究表明，钙钛矿材料中得热载流子寿命达到了100皮秒，并且能够在钙钛矿中迁移大约数百纳米。热载流子在钙钛矿材料中拥有如此长的寿命和迁移距离，为制备热载流子电池提供了可能。然而目前对于钙钛矿材料热载流子的研究主要还是集中在瞬态-超快技术研究上，这些长寿命的热载流子能否在稳态光照下有效收集尚不清楚。

为了实现在稳态光照下收集利用热载流子，宋群梁教授课题组设计了一种新的内发射热载流子（IPHC）太阳能电池的结构（CH₃NH₃PbI₃/Au/TiO₂/FTO）。在这种新型结构中，钙钛矿吸光层位于两个收集电极的外。只有高能的热电子才能越过钙钛矿与金电极之间的势垒，并穿越金电极到达TiO₂导带，最终被外电路收集形成光电流。这种新结构热载流子电池在标准太阳光（100 mw·cm^-2）照射下产生了5422 μA·cm^-2的短路电流。这是首次在实验上实现稳态光照下热电子的收集利用。

宋群梁教授课题组长期致力于太阳能电池、忆阻器、纳米摩擦发电机等领域的物理机理研究并取得了一系列的研究成果。近期以宋群梁教授为最后通讯作者，西南大学为第一单位，在ACS Nano (IF=13.903), Nano Energy (IF=15.548), Materials Horizons (IF=14.356), ACS Applied Materials & Interfaces (IF=8.456), Nanoscale (IF=6.97), Solar RRL等国际知名期刊先后发表高质量论文。