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一种检测三重态激子从单重态裂变材料向硅太阳能电池转移的方法：比较不同表面处理效果

DOI：10.1063/1.5139486 期刊：The Journal of Chemical Physics 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要： 单重态裂变是突破太阳能电池单结效率极限的最有前景途径之一。增强单重态裂变的硅基太阳能电池是最理想的实现方案，但将单重态裂变产物——三重态激子转移至硅基太阳能电池已被证明极具挑战性。本研究报道了一种全光学测量技术，用于检测半导体界面处的三重态激子猝灭现象（这是实现三重态激子或电荷转移的必要条件）。该方法通过在硅表面生长独立的单晶单重态裂变材料岛来实现，这些岛具有不同高度，我们将其高度与三重态激子猝灭效率相关联。通过空间分辨延迟荧光测量猝灭效率，并与扩散-猝灭模型进行对比。利用覆盖阻挡热氧化层和芳香族单分子层的硅基底，我们证明该技术能快速筛选不同硅表面处理工艺对三重态激子的猝灭效果。
作者： Benjamin Daiber，Sidharam P. Pujari，Steven Verboom，Stefan L. Luxembourg，Stefan W. Tabernig，Moritz H. Futscher，Jumin Lee，Han Zuilhof，Bruno Ehrler
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究三重态激子从单重态裂变材料向硅太阳能电池的转移，并比较不同表面处理对三重态激子猝灭的效果。

研究成果

该研究展示了一种快速、准确的方法，用于筛选不同硅表面处理对三重态激子猝灭的效果。尽管硅界面层极薄，但未发现电荷或激子向硅转移的证据。猝灭现象的缺失表明，实现高效转移所需的波函数重叠并不存在，这凸显了将三重态激子转移到硅太阳能电池中的挑战性。

研究不足

该方法无法区分通过三重态转移在界面发生的猝灭与通过电荷转移或表面陷阱导致的猝灭。此外，该技术要求材料具有延迟荧光特性，且受限于测量的空间分辨率。

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