将太阳能转化为电能的光伏技术是提供可再生清洁能源的一种有效手段。对于传统的光伏器件，光子被光学活性材料吸收产生电子空穴对，在内建电场作用下电子和空穴向两个相反的方向传递，在两侧被能通过电子或空穴的界面分离和收集，从而完成光电转化过程。最近，郭雪峰课题组利用在光电子器件界面调控的长期积累（Coord. Chem. Rev. 2010, 254, 1101；NPG Asia Mater. 2012, 4, e23；Adv. Mater. 2013, 25, 6752；Adv. Mater. 2015, 27, 2113；Adv. Electron. Mater. 2015, 1, 1500159；ACS Nano 2016, 10, 436；Adv. Mater. Technol. 2016, DOI: 10.1002/admt.201600067），从光电转化过程的本质出发，跳出了传统的光电分离的思维模式，提出了一种基于电子选择性隧穿同侧分离（ISET）的全新光伏器件工作机制。在此基础上，在用光敏分子的单分子膜构建的模型体系中，利用一种简化的三元界面实现了高达80%量子效率的光电转化。与传统太阳能电池不同，该体系中高效的光生电子和空穴分离发生在电子收集层和单原子层石墨烯所构建的肖特基结的外侧。进一步的研究表明（Sci. Rep. 2015, 5, 14497；Adv. Energy Mater. 2016, DOI: 10.1002/aenm201600431），将金属纳米颗粒引入类似的三元界面体系，运用基底诱导的表面等离子体共振效应，可以将光能进一步汇聚到界面处，实现光电转换效率的有效提高。这种基于ISET机制的新型光伏器件提供了一个用简单的组装工艺、廉价的光电转化材料构建高效实用的太阳能电池的全新视角。这一工作以“High‒Efficiency Selective Electron Tunnelling in a Heterostructure Photovoltaic Diode”为题在线发表在《Nano Letters》杂志上（Nano Lett. 2016, DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b00727）。
郭雪峰课题组博士后贾传成和中科院物理所孟胜课题组马薇博士为该论文共同第一作者。大阳城8722(中国)有限公司郭雪峰和中科院物理所孟胜为该论文共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金委、科技部和教育部基金的资助。
原文链接：http://pubsdc3.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.6b00727
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