近日，我院贾会敏老师在异质结薄膜表/界面光生载流子的产生、分离、迁移和复合机制方面取得新进展。相关研究成果以“Mechanistic insights into the photoinduced charge carrier dynamics of BiOBr/CdS nanosheet heterojunctions for photovoltaic application”为题发表在《Nanoscale》上(2017, 9(9): 3180–3187)。

异质结的构建可以显著提高光生载流子分离的效率，从而提高电池器件的光电性能。本文在低温条件下构筑了BiOBr/CdS纳米片异质结薄膜材料，综合利用开尔文探针、稳态表面光电压(SPV)和瞬态表面光电压(TPV)技术，深入系统讨论BiOBr/CdS异质结薄膜表/界面光生载流子的产生、分离、转移和复合的动力学过程。研究发现BiOBr/CdS异质结薄膜表/界面光生电荷的分离和传输过程既受到界面电场的影响又取决于BiOBr和CdS的表面电场，同时依赖于外层CdS纳米颗粒的厚度和入射光的波长； 当入射光波长较长时(λ> 360 nm)，界面电场和表面电场共同影响光生载流子的分离和传输；而当入射光波长较短时 (λ< 360 nm)，其表面电场其主导作用；此外，组装的电池器件的光电性能与CdS纳米颗粒沉积厚度密切相关， CdS纳米颗粒的适量沉积可以显著提高器件的光电性能，当过量的CdS纳米颗粒聚集在BiOBr纳米片的表面时，反而会使光生载流子的迁移受阻，缩短光生载流子的寿命并降低其迁移速率，导致其光电性能显著下降。