在太陽(yáng)能電池中，當(dāng)陽(yáng)光照射到半導(dǎo)體材料上時(shí)，會(huì)激發(fā)電子在兩個(gè)不同材料之間——即異質(zhì)結(jié)——移動(dòng)，從而產(chǎn)生電流，為電子設(shè)備提供動(dòng)力。據(jù)了解，這是研究人員首次以動(dòng)態(tài)視覺(jué)形式捕捉到這種持續(xù)時(shí)間極短的光生載流子運(yùn)動(dòng)。
相關(guān)研究成果已發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS）上，論文題為《利用超快電子顯微鏡成像半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)中的熱光生載流子轉(zhuǎn)移》。論文詳細(xì)闡述了研究人員如何利用超快電子顯微鏡（SUEM）技術(shù)，該技術(shù)結(jié)合了高時(shí)空分辨率和表面敏感性，來(lái)探究硅和鍺這兩種常見(jiàn)光伏半導(dǎo)體材料中光生載流子的動(dòng)態(tài)變化。
在研究過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)使用超快激光脈沖作為皮秒級(jí)快門，并發(fā)射電子束掃描材料表面，這些材料中的熱光生載流子受到光泵浦光束的激發(fā)而運(yùn)動(dòng)。所得圖像使研究團(tuán)隊(duì)能夠評(píng)估光生載流子從一種半導(dǎo)體材料擴(kuò)散到另一種材料的過(guò)程。
論文中，研究人員還討論了異質(zhì)結(jié)如何通過(guò)電荷捕獲顯著改變硅和鍺區(qū)域中熱光生載流子的擴(kuò)散率，從而導(dǎo)致載流子遷移率降低。他們指出，這一現(xiàn)象可能會(huì)對(duì)分離和收集這些熱電荷的器件性能產(chǎn)生負(fù)面影響。
這一研究成果不僅為太陽(yáng)能電池的研究提供了寶貴的視覺(jué)資料，還有望推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步，為更高效、更環(huán)保的能源解決方案的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
