[据物理学组织网站2019年12月30日报道]二维太阳能材料提供了一种从阳光中获取更多能量的新方法。阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)和佐治亚理工学院的研究人员证明，通过调整二维钙钛矿太阳能材料的结构，可以延长由光线照射材料所产生的高能热载流子的寿命。这为更有效地获取太阳能提供一种新方法。

有机-无机杂化钙钛矿是一种极具发展前景的太阳能材料，因为它们的生产成本比硅低得多。但是，钙钛矿在长期稳定性方面仍然存在一些问题。

Omar Mohammed和Osman Bakr研究小组的成员Jun Yin说：“作为三维杂化钙钛矿的替代品，二维杂化钙钛矿具有更好的稳定性和防潮性。”然而，KAUST团队的博士后研究员Partha Maity补充说，这些材料中的热载流子冷却还没有得到广泛的研究。

太阳光的能量范围很广，从光谱一端的低能红外线和红光，到光谱另一端的高能紫外光和紫光，这为热载流子的形成提供了条件。当入射光使电子进入激发态时，太阳能电池板就会捕获能量，但即使是红光也能将电子激发成导电带。高能量的光可以激发热载流子，但它们释放额外能量的速度比传统太阳能材料捕获它们的速度快得多。

Mohammed和他的团队对改变二维杂化钙钛矿的有机成分是否能减缓热载流子的冷却这一课题进行了研究，旨在使它们的所有能量都能被捕获。

他们利用超快激光光谱技术，检测了三种不同有机成分的碘化钙钛矿材料：乙醇胺（EA）、氨基丙醇（AP）和苯乙胺（PEA）。Mohammed说：“超快光谱法是一种直接跟踪热载流子弛豫的非常强大且方便的方法，我们可以实时跟踪他们的超快动态。”

其研究团队发现了三种不同材料之间的显著差异。Yin说：“我们发现(EA)₂PbI₄单晶的热载流子的冷却过程要慢的多。”在分子动力学模拟的帮助下，研究团队发现，这种基于EA的结构抑制了热载流子流向周围钙钛矿结构进而损失能量的一系列机制。

Mohammed说：“由于我们从这项研究中了解到如何减缓二维钙钛矿热载流子的动力学，因此，我们现在将重点研究如何在真正的太阳能电池结构中获取这些载流子，以及它们对整体转换效率的潜在的贡献。”他补充说，研究团队还将研究热载流子动力学和不同组成的二维钙钛矿的萃取。（工业和信息化部电子第一研究所  刘彧宽）