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來自中國吉林大學(xué)一科研團(tuán)隊在揭示二維半導(dǎo)體材料光物理機(jī)制上取得新進(jìn)展，為提升太陽能電池等光電轉(zhuǎn)換效率找到新辦法。該成果于近日發(fā)表在國際著名學(xué)術(shù)期刊《自然通訊》雜志上。

近年來，既具有與石墨烯類似的極限物理厚度，又具有石墨烯所缺失的直接帶隙能帶結(jié)構(gòu)的二維半導(dǎo)體單層材料——過渡族金屬硫族化合物單層，展現(xiàn)出了比石墨烯還豐富的光物理特性，在超薄且柔性的能量轉(zhuǎn)換及存儲領(lǐng)域受到了廣泛的關(guān)注。

吉林大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院集成光電子學(xué)國家重點聯(lián)合實驗室孫洪波-王海宇教授科研團(tuán)隊與新加坡國立大學(xué)、倫敦帝國理工學(xué)院等單位合作，發(fā)現(xiàn)了以二硫化鉬單層為代表的該類材料中高能熱載流子產(chǎn)生新途徑和提取高效性，對于深入理解相關(guān)二維器件的光物理圖像和工作機(jī)制提供了原理性的解釋，同時也為提高二維半導(dǎo)體材料在太陽能電池等光電應(yīng)用領(lǐng)域的能量轉(zhuǎn)換效率提供了新的啟示。

據(jù)了解，在以太陽能電池為代表的光電應(yīng)用中，光電轉(zhuǎn)換效率是最為重要的指標(biāo)之一。在傳統(tǒng)的由體材料半導(dǎo)體制備的光伏器件中，由于光生熱載流子會通過發(fā)射聲子的方式極其快速地弛豫到能帶底部，這一過程會產(chǎn)生無法有效利用的熱量，從而在理論上將太陽能電池的最高光電轉(zhuǎn)換效率限制在約31%；若能利用材料的某些特性來充分減慢熱載流子的冷卻過程，使這些熱載流子能在弛豫到能帶底部之前被提取出來的話，則在理論上有可能將光伏器件的最高光電轉(zhuǎn)換效率提高一倍。