通過在一項(xiàng)光物理學(xué)實(shí)驗(yàn)中使用激光光譜，克萊姆森大學(xué)的研究人員取得了新的突破，這可能會為電子產(chǎn)品的供電提供更快、更便宜的能源。

這種使用溶液處理鈣鈦礦的新方法，能徹底改變各種日常物品，如太陽能電池、LED、智能手機(jī)的光電探測器和計(jì)算機(jī)芯片。溶液處理的鈣鈦礦可用于新一代的太陽能電池板、醫(yī)療診斷的X射線探測器和日常生活照明的LED。

這項(xiàng)合作研究于3月12日發(fā)表在《自然·通訊》期刊上。題目是“具有超快時(shí)間和超高能量分辨率的有機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦薄膜中被困載體的原位觀察”。

“鈣鈦礦材料專為光學(xué)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，例如太陽能電池和LED，”研究論文的第一作者，研究生Kobbekaduwa說。“這很重要，因?yàn)榕c目前的硅基太陽能電池相比，它的合成要容易得多。這可以通過解決方案處理來完成。而在硅片中，您必須采用更昂貴，更耗時(shí)的不同方法。”

這項(xiàng)研究的目標(biāo)是制造出更有效、更便宜、更容易生產(chǎn)的材料。研究團(tuán)隊(duì)使用了一種獨(dú)特的方法——采用超快的光電流光譜以定義被困載流子的物理學(xué)。光電流光譜法具備比大多數(shù)方法有更高的時(shí)間分辨率，因此研究團(tuán)隊(duì)的工作是以皮秒為單位測量的，也就是一萬億分之一秒。

“我們使用這種（鈣鈦礦）材料制造設(shè)備，并使用激光在其上照射光并激發(fā)材料中的電子。” “然后通過使用外部電場，我們產(chǎn)生光電流。通過測量該光電流，我們實(shí)際上可以告訴人們這種材料的特性。在我們的案例中，我們定義了陷阱態(tài)，即材料中的缺陷會影響我們得到的電流。”

一旦定義了物理學(xué)，研究人員就可以識別出最終導(dǎo)致材料效率低下的缺陷。當(dāng)缺陷被減少或鈍化時(shí)，這可以導(dǎo)致效率的提高，這對太陽能電池和其他設(shè)備至關(guān)重要。

研究人員表示：“通過分析該電流，我們能夠看到電子如何移動以及它們?nèi)绾螐娜毕葜谐鰜怼?quot;這是有可能的，因?yàn)槲覀兊募夹g(shù)涉及超快的時(shí)間尺度和電場下的原位設(shè)備。一旦電子落入缺陷，那些使用其他技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的人無法將其取出。但我們可以把它取出來，因?yàn)槲覀冇须妶?。電子在電場下有電荷，它們可以從一個(gè)地方移動到另一個(gè)地方。我們能夠分析它們在材料內(nèi)部從一個(gè)點(diǎn)到另一個(gè)點(diǎn)的傳輸。”

這種傳輸和材料缺陷對它的影響會影響到這些材料的性能和它們所使用的設(shè)備。該項(xiàng)研究對于鈣鈦礦能源的下一次突破有著重大意義。