近日，我校物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院侯福華研究員課題組研究了氧化鉬在寬帶隙鈣鈦礦太陽電池結(jié)構(gòu)中的空穴傳輸層與背電極界面處的增強載流子傳輸作用，揭示了氧化鉬在該界面處的固定負電荷鈍化效應(yīng)，相關(guān)成果以“Highly efficient wide-bandgap perovskite solar cells prepared by fixing charge passivation in the interface layer”為題，發(fā)表于學(xué)科卓越期刊《Applied Physical Letters》（nature指數(shù)收錄）。

在寬帶隙鈣鈦礦太陽電池中，鈣鈦礦薄膜表面的嚴重應(yīng)力會延伸至載流子傳輸層/金屬電極界面，導(dǎo)致載流子傳輸層表面粗糙度增加。這種粗糙度的不利影響會削弱界面的載流子傳輸效率，從而影響器件的整體穩(wěn)定性。為了解決這一問題，需要一種能夠有效優(yōu)化載流子傳輸路徑的方法，以提升器件的性能和穩(wěn)定性。

針對寬帶隙鈣鈦礦太陽電池的界面問題，本研究提出了一種局部接觸結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案。通過在空穴傳輸層/金屬電極界面上真空沉積特定厚度的氧化鉬中間層，改變載流子傳輸路徑，以提高器件的穩(wěn)定性和效率。使用開爾文探針力顯微鏡、電容-電壓特性、電化學(xué)阻抗譜和X射線光電子能譜等手段對氧化鉬局部接觸結(jié)構(gòu)進行了表征。研究發(fā)現(xiàn)，氧化鉬中間層在空穴傳輸層/金屬界面產(chǎn)生了負固定電荷，改變了載流子濃度分布，增強了內(nèi)建電壓，并促進了界面附近的載流子傳輸。與沒有氧化鉬局部接觸結(jié)構(gòu)的寬帶隙鈣鈦礦太陽電池相比，優(yōu)化后的器件整體性能得到了顯著改善，尤其是在熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性方面。

該研究得到了國家自然科學(xué)基金、內(nèi)蒙古自治區(qū)高等學(xué)?？茖W(xué)技術(shù)重點項目、內(nèi)蒙古自治區(qū)本級引進高層次人才科研支持項目和內(nèi)蒙古大學(xué)駿馬計劃高層次人才引進項目的資助。在該工作中，侯福華研究員為唯一通訊作者，本課題組2021級碩士研究生郭海闊和2022級碩士研究生郭敬偉為共同第一作者，內(nèi)蒙古大學(xué)為唯一完成單位。