将太陽能轉化為電能的光伏技術是提供可再生清潔能源的一種有效手段。對于傳統的光伏器件，光子被光學活性材料吸收産生電子空穴對，在内建電場作用下電子和空穴向兩個相反的方向傳遞，在兩側被能通過電子或空穴的界面分離和收集，從而完成光電轉化過程。最近，郭雪峰課題組利用在光電子器件界面調控的長期積累（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），從光電轉化過程的本質出發，跳出了傳統的光電分離的思維模式，提出了一種基于電子選擇性隧穿同側分離（ISET）的全新光伏器件工作機制。在此基礎上，在用光敏分子的單分子膜構建的模型體系中，利用一種簡化的三元界面實現了高達80%量子效率的光電轉化。與傳統太陽能電池不同，該體系中高效的光生電子和空穴分離發生在電子收集層和單原子層石墨烯所構建的肖特基結的外側。進一步的研究表明（Sci. Rep. 2015, 5, 14497；Adv. Energy Mater. 2016, DOI: 10.1002/aenm201600431），将金屬納米顆粒引入類似的三元界面體系，運用基底誘導的表面等離子體共振效應，可以将光能進一步彙聚到界面處，實現光電轉換效率的有效提高。這種基于ISET機制的新型光伏器件提供了一個用簡單的組裝工藝、廉價的光電轉化材料構建高效實用的太陽能電池的全新視角。這一工作以“High‒Efficiency Selective Electron Tunnelling in a Heterostructure Photovoltaic Diode”為題在線發表在《Nano Letters》雜志上（Nano Lett. 2016, DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b00727）。
郭雪峰課題組博士後賈傳成和中科院物理所孟勝課題組馬薇博士為該論文共同第一作者。beat365化學學院郭雪峰和中科院物理所孟勝為該論文共同通訊作者。該工作得到了國家自然科學基金委、科技部和教育部基金的資助。
原文鍊接：http://pubsdc3.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.6b00727
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