近日，Im体育官方版app下载物理与电子科学学院保秦烨教授课题组在软半导体界面物性与光电调控领域连续取得进展，两项成果分别以“Exploring the charge dynamics and energy loss in ternary organic solar cells with a fill factor exceeding 80%”和“Additive-induced synergies of defect passivation and energetic modification toward highly efficient perovskite solar cells”为题发表在国际学术期刊Advanced Energy Materials（影响因子：29）上，硕士生曾逸涵和博士生熊少兵分别为两篇论文的第一作者。
软半导体（有机及钙钛矿）具有轻便超薄、弯曲折叠等优点，在能源、显示、可穿戴柔性电子等领域展示了应用前景和经济价值。由于软半导体界面直接控制着能量传递、电荷转移及复合过程，对器件光电性能起着至关重要的影响，因此，准确揭示界面物性，精准指导界面调控是提升器件光电性能的关键。
最近，保秦烨课题组通过构建PM6:DRTB-T-C4:Y6三元有机半导体异质结，取得了填充因子FF高达80.88％(第三方权威验证78.30％)的三元有机光伏器件。研究人员借助飞秒瞬态吸收光谱、瞬态光电压/光电流等手段，并结合电荷提取-复合竞争模型，深入分析了其界面载流子动力学与能量损失。研究发现，即使在不同光强条件下，与二元PM6:Y6体系相比，PM6:DRTB-T-C4:Y6展示了高激子扩散和解离速率，长载流子寿命，以及较低的非辐射复合系数。同时电路模型进一步证实界面能量损失接近于最优状态。该工作揭示了取得高填充因子的物理机制（Adv. Energy Mater. DOI: 10.1002/aenm.202101338）。
图1. Fs-TA瞬态吸收光谱与复合系数
界面问题同样制约着钙钛矿光电器件效率向更高层次的发展。目前，主要使用添加剂钝化钙钛矿半导体表面缺陷的方法，促进电荷传输，但是其功能单一且效果有限。保秦烨课题组通过对添加剂与钙钛矿之间电荷转移机制的系统研究，利用光电子能谱超高真空互联系统，发现了添加剂改变钙钛矿半导体表面电子结构的现象，并且实验证实转变了的电子结构与顶部电子传输层界面更加匹配，进一步抑制了界面电荷非辐射复合能量损失，从而构建了一种添加剂同时钝化缺陷、改变电子结构的协同界面调控电荷输运的策略，为进一步提高钙钛矿太阳能电池的性能提供了新的方向（Adv. Energy Mater. DOI: 10.1002/aenm.202101394）。
图2. UPS/XPS光电子能谱
保秦烨课题组聚焦软半导体界面物性与器件光电调控研究，近两年取得了一系列进展Joule 2021, 5, 467; Adv. Mater. 2020, 32, 2002344; Adv. Energy Mater. 2020, 10, 2000687; Nano Energy 2021, 79, 105505；Nano Energy 2020,76, 105019等。
论文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202101338
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202101394
图文、来源｜物理与电子科学学院 编辑｜钱文文 编审｜郭文君
