在前期工作基础上,本工作以n-Si/oxide(MOx)/Ni光阳极体系为模型,研究了不同特点异质结界面对电荷分离传输性能、光电/光电化学性能的影响。研究人员通过原子层沉积可控制备氧化铝(AlOx)薄层,有效地消除n-Si/Ni中的界面钉扎,形成具有较高势垒和内建电场的MOS异质结,显著提高光电转化效率;引入AlOx薄层的同时,在n-Si导带下0.59eV处产生类施主态深缺陷,其能够在反向偏压下发生离子化;通过AlOx与薄层Au的相互作用可消除这种深缺陷,从而使得光生电荷的分离提取达到最大化。最终,研究人员获得的n-Si/SiOx/AlOx/Au/Ni/NiFeOx光阳极的填充因子达到0.75。该工作证明了界面电子结构在太阳能光电转换领域的重要性,为光电极的理性设计提供了科学依据。
相关成果以“Identifying and Removing the Interfacial States in Metal-Oxide–Semiconductor Schottky Si Photoanodes for the Highest Fill Factor”为题,于近日发表在《美国化学会会志》(J. Am. Chem. Soc.)上,该工作的第一作者是大连化物所与兰州大学联合培养博士研究生马江平。该工作得到国家自然科学基金、基金委“人工光合成”基础科学中心、辽宁省重点研发计划、中科院A类先导专项“变革性洁净能源关键技术与示范”、我所创新基金等项目的资助。(文/图 马江平、姚婷婷)
文章链接:https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.2c06748
文献来源:大连化物所
李灿,男,汉族,1960年1月生于甘肃省。理学博士,中国科学院大连化学物理研究所研究员,博士生导师。2003年当选中国科学院院士,2005年当选第三世界科学院院士,2008年当选欧洲人文和自然科学院外籍院士、英国皇家化学学会会士。任中国科学院大连化学物理研究所洁净能源国家实验室(筹)主任,中法催化联合实验室中方主任,英国石油公司与中国科学院大连化学物理研究所能源创新实验室主任,兼任中国科学技术大学材料与化学学院院长。主要从事催化材料、催化反应和催化光谱表征方面的研究,研制了具有自主知识产权的国内第一台用于催化材料研究的紫外共振拉曼光谱仪。