前佛罗里达州立大学博士后研究员Sarah Wieghold(左)和FSU大学化学和生物化学助理教授Lea Nienhaus。他们的研究有助于理解一种被称为钙钛矿的材料的基本过程，这项工作可以导致更有效的太阳能电池，也可以更好地抵抗退化。鸣谢:FSU摄影服务在一项新的研究中，佛罗里达州大学的一名研究人员阐明了一种用于制造更好的太阳能电池的过程的基本属性，让科学家们知道如何进一步微调这种工作并建造更高效的设备。“我们的目标是用新材料制造更好的太阳能电池，”FSU大学化学助理教授Lea Nienhaus说。“本文着眼于钙钛矿/有机界面电荷提取的基本机制，以了解这一过程是如何以及何时发生的，以便我们可以提高整体设备的效率。”
这项工作发表在《美国化学学会能源通讯》杂志上。
尼恩豪斯一直致力于用各种方法制造更高效的太阳能电池。
一种途径是通过将无用的低能光转换成可用的高能光来扩展太阳能电池可以利用的太阳光谱区域。这可以通过称为光子上转换或三线态-三线态湮灭的过程发生。
在太阳能电池中作为电流提取的相同电荷载流子也可以占据有机分子的三重态。两个三重态的结合导致更高能量的发射单重态。由此产生的高能发射光子可以被太阳能电池吸收。
Credit: ACS然而，迄今为止，导致三重态的微妙、闪电般快速的电荷提取过程仍不为人知。
尼恩豪斯和他的同事们创造了一种卤化铅钙钛矿和一种叫做红荧烯的碳氢化合物的薄膜，它发出向上转换的光。然后，他们利用超快瞬态吸收光谱来了解产生三重态的潜在电荷转移过程的准确时间。
他们发现这一过程涉及钙钛矿中的热激发或“热”电荷载流子，导致红荧烯在亚纳秒时间尺度上产生三重态。
“希望这一信息将为我们设计新的和改进的三重态敏化钙钛矿材料提供一个起点，”尼恩豪斯说。“从能量上来说，我们希望将近红外光上转换到绿色或蓝色光谱区，以真正最大限度地提高上转换中获得的能量增益。如果我们知道确切的电荷转移机制和相关的能量水平，我们就可以调整等式的两边，最大限度地提高性能。”
本文的其他撰稿人是FSU大学的研究生卡尔·康蒂、亚历山大·比伯和扎卡里·瓦诺曼；FSU大学本科生Gregory MollerFSU大学化学教授杰弗里·斯特劳斯；以及来自阿贡国家实验室的莎拉·维戈尔德和理查德·夏勒。
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