我國(guó)下一代光伏技術(shù)領(lǐng)域迎來重大突破，南京大學(xué)譚海仁教授團(tuán)隊(duì)與國(guó)防科技創(chuàng)新研究院常超研究員團(tuán)隊(duì)通過創(chuàng)新應(yīng)用太赫茲技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)對(duì)全鈣鈦礦疊層光伏電池內(nèi)部載流子輸運(yùn)行為的精準(zhǔn)探測(cè)。這項(xiàng)突破性成果于國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》在線發(fā)表，標(biāo)志著我國(guó)在鈣鈦礦光伏技術(shù)研究方面邁入世界領(lǐng)先行列。

傳統(tǒng)鈣鈦礦光伏電池的光電轉(zhuǎn)化效率長(zhǎng)期停滯不前，核心瓶頸在于難以精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)和調(diào)控材料內(nèi)部的載流子動(dòng)態(tài)。研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的非接觸式太赫茲輻射探測(cè)技術(shù)，通過數(shù)十次實(shí)驗(yàn)優(yōu)化，成功破解這一技術(shù)難題。該技術(shù)利用太赫茲光子特有的亞帶隙能量特性，能夠特異性識(shí)別鈣鈦礦材料中的自由載流子濃度，同時(shí)避免傳統(tǒng)探測(cè)方法引發(fā)的帶間躍遷干擾。其皮秒級(jí)時(shí)間分辨率特性，為觀測(cè)載流子輸運(yùn)過程提供了前所未有的精度。

科研人員在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，鈣鈦礦吸光層與空穴傳輸層之間的界面區(qū)域存在顯著載流子損耗。針對(duì)這一現(xiàn)象，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出具有偶極特性的鈍化層結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)如同構(gòu)建了載流子運(yùn)輸?shù)?單向通道"，通過優(yōu)化界面電荷分布，有效引導(dǎo)載流子向空穴傳輸層定向移動(dòng)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，采用鈍化處理技術(shù)的鈣鈦礦薄膜，載流子遷移率提升超過68%，擴(kuò)散長(zhǎng)度延長(zhǎng)近30%。

太赫茲光譜技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，為理解載流子輸運(yùn)機(jī)制提供了全新視角。研究證實(shí)，偶極鈍化策略能夠顯著促進(jìn)電荷傳輸效率，同時(shí)抑制復(fù)合損耗。經(jīng)國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證，采用該技術(shù)制備的全鈣鈦礦疊層光伏電池光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到30.1%，相關(guān)數(shù)據(jù)已被國(guó)際《太陽能電池效率表》正式收錄。這是全球范圍內(nèi)該類型電池效率首次突破30%大關(guān)。

論文第一作者、南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院林仁興助理教授指出，太赫茲光譜技術(shù)在解析載流子本征物理特性方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。這項(xiàng)研究不僅為開發(fā)高效光伏材料提供了新的技術(shù)路徑，更展示了多學(xué)科交叉融合在解決復(fù)雜科學(xué)問題中的重要作用。該成果的發(fā)表，標(biāo)志著我國(guó)在新型光伏技術(shù)領(lǐng)域已形成完整的技術(shù)創(chuàng)新體系。