范德瓦耳斯层状材料中高效的载流子倍增
介观与纳米尺度物理
2020-10-28 v1 光学
摘要
载流子倍增（CM）是一种利用自由载流子的过剩能量产生多个电子-空穴对的光物理过程，被探索用于高效光伏转换蓝太阳光谱中的光子，这些光子在标准太阳能电池中主要作为热被浪费。当前基于纳米材料的最先进方法已展示出改善的 CM，但由于高能量损失和载流子提取的固有困难而不令人满意。在此，我们报道了范德瓦耳斯（vdW）层状材料中超高效的 CM，其在能量守恒极限处开始并以接近 100% 的转换效率进行。实现了低至带隙两倍的微小阈值能量，标志着量子产额随增强的载流子生成而起始。限制在 vdW 层内的电子之间强的库仑相互作用使得快速的电子-电子散射胜过电子-声子散射。此外，分布于动量空间中的电子袋的存在也可能有助于高 CM 效率。结合高电导率和最佳带隙，这些优越的 CM 特性使 vdW 材料成为第三代太阳能电池的候选。
引用
@article{arxiv.1801.01675,
title = {Highly Efficient Carrier Multiplication in van der Waals layered Materials},
author = {Ji-Hee Kim and Matthew R. Bergren and Jin Cheol Park and Subash Adhikari and Michael Lorke and Thomas Fraunheim and Duk-Hyun Choe and Beom Kim and Hyunyong Choi and Tom Gregorkiewicz and Young Hee Lee},
journal= {arXiv preprint arXiv:1801.01675},
year = {2020}
}
备注
17 pages, 4 figures