中科院化学所薛丁江研究员Science Advances：室内光伏唤醒世界上第一块太阳能电池！
科学百晓生
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1. 通过对比太阳光和室内光（发光二极管（LED）和荧光灯（FL））发射光谱，明确了室内光伏电池吸收层材料的最佳带隙在1.8-1.9 eV。
2. Se带隙（~1.88 eV）恰好位于室内光伏最佳带隙区间范围内，其室内理论光电转换效率高达55%。
3. 同时，Se具有高吸收系数（105 cm-2）、低熔点（217℃）、绿色无毒、成本低廉等优势，是室内光伏吸收层的理想材料。
1. Se光伏器件采用顶衬结构，电子收集层采用环境友好的TiO2，器件整体无毒，对环境和人体无害，适合在室内环境下使用。 2. 对比了标准太阳光和室内光（1000 lux）照射下，Te添加层厚度分别为0.5、2.5和5 nm时的器件性能。测试表明：在标准太阳能光和室内光下，Te的最佳厚度不同。太阳光下Te最佳厚度为0.5 nm，器件最高效率为5.8%。该效率为目前TiO2/Se异质结太阳能电池最高效率；室内光下Te最佳厚度为2.5 nm，从而说明标准太阳光下的电池优化条件并不能直接对应室内光伏电池的最佳条件。
1. 相较于标准太阳光光强（100 mW cm-2），室内光光强通常仅为 < 1%个太阳，产生的光生载流子浓度极低，若Se/TiO2界面处存在高密度缺陷，会导致界面复合损失。
2. 通过DFT计算表明，Se-O成键活化能较高，难以成键，从而导致Se/TiO2界面间存在大量悬挂键缺陷。
3. Se和Te同族，化学性质接近，二者可以通过共价键连接。同时由于Te-O成键活化能低，Te易于TiO2成键，因此在Se和TiO2功能层间引入Te层，可通过Se-Te和O-Te成键实现界面桥连，钝化界面缺陷。
4. 进一步优化了Te添加层的覆盖度，当Te厚度在2.5 nm时，界面缺陷浓度从3.9 × 1012 cm−2降低至6.5 × 1011 cm−2，从而解释了该厚度下最优的Se室内光伏电池性能。当进一步增加Te厚度时，虽覆盖率进一步提高，但过多Te会导致并联电阻减小，器件性能开始快速下降。