近日，知名期刊《Chem》在线发表了我院关于热载流子动力学性质研究的重要进展，论文题为“Polar methylammonium organic cations detune state coupling and extend hot carrier lifetime in lead halide perovskites”。武汉大学物理科学与技术学院研究生王成和复旦大学褚维斌研究员为论文共同第一作者，王倜研究员、徐红星院士为通讯作者，武汉大学物理科学与技术学院为论文第一署名单位。

目前，硅基太阳能电池效率已经逼近其理论极限，而国家在近两年提出的碳达峰、碳中和等任务则对太阳能电池效率提出了更高的要求。突破太阳能电池效率的理论极限有着非常多的实现方法，其中热载流子太阳能电池的构想能将理论效率提高近乎一倍。为了构筑高效的热载流子太阳能电池，需要寻找一种量子效率高并且热载流子寿命长的光电材料。幸运的是，新一代光电材料有机-无机杂化卤素钙钛矿正好满足上述特点。

在该工作中，通过飞秒瞬态吸收光谱研究极性有机阳离子对热载流子寿命的调制机制。实验表明，极性有机阳离子会使得因自旋轨道耦合而劈裂的两个导带能级（中间态和导带底）失谐。这个失谐会引起热载流子从中间态冷却到导带底的过程变慢，从而让热载流子的提取成为可能。该工作通过超快光谱学观测混合阳离子钙钛矿的载流子动力学，系统的研究了该类材料的热载流子寿命问题，对后续热载流子太阳能电池的实现具有重要的指导意义。该研究得到了科技部、国家自然科学基金委等基金资助。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.chempr.2022.07.005