在太陽能電池中，當陽光照射到半導體材料上時，會激發電子在兩個不同材料之間——即異質結——移動，從而產生電流，為電子設備提供動力。據了解，這是研究人員首次以動態視覺形式捕捉到這種持續時間極短的光生載流子運動。

相關研究成果已發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上，論文題為《利用超快電子顯微鏡成像半導體異質結中的熱光生載流子轉移》。論文詳細闡述了研究人員如何利用超快電子顯微鏡（SUEM）技術，該技術結合了高時空分辨率和表面敏感性，來探究硅和鍺這兩種常見光伏半導體材料中光生載流子的動態變化。

在研究過程中，團隊使用超快激光脈沖作為皮秒級快門，并發射電子束掃描材料表面，這些材料中的熱光生載流子受到光泵浦光束的激發而運動。所得圖像使研究團隊能夠評估光生載流子從一種半導體材料擴散到另一種材料的過程。

論文中，研究人員還討論了異質結如何通過電荷捕獲顯著改變硅和鍺區域中熱光生載流子的擴散率，從而導致載流子遷移率降低。他們指出，這一現象可能會對分離和收集這些熱電荷的器件性能產生負面影響。

這一研究成果不僅為太陽能電池的研究提供了寶貴的視覺資料，還有望推動相關領域的技術進步，為更高效、更環保的能源解決方案的發展做出貢獻。