固体所基于三维分布界面异质诱导策略制备高效Sb2S3太阳电池

　　近日，中国科学院合肥物质院固体所能源材料与器件制造研究部王命泰和陈冲研究员团队在三硫化锑(Sb2S3)太阳电池研究方面取得重要进展，提出了三维分布界面硒化铅(PbSe)诱导Sb2S3结晶及界面能带优化的策略，实现了Sb2S3太阳电池高效的光电转换效率(8.06%)。相关研究成果发表在Advanced Functional Materials上。
 

　　当前，太阳电池大规模应用的瓶颈仍在于缺乏低成本、高效及稳定的光电转换材料体系和器件。与钙钛矿太阳能电池相比，Sb2S3太阳能电池在无毒性和稳定性方面具有显著的优势。然而，它们的功率转换效率普遍在6%-7%左右，其效率仍亟待提高。其中一个主要原因是，一维生长特点的Sb2S3晶体取向难以控制，使得光生电荷有效传输效率受到严重影响。
 

　　为此，研究团队提出了三维分布界面异质诱导Sb2S3薄膜取向结晶的策略。通过在三维分布的电子传输材料(ETM)通道表面引入PbSe纳米颗粒薄膜，诱导Sb2S3薄膜的[hk1]方向择优取向结晶，同时实现ETM /Sb2S3界面缺陷的双向钝化与能带结构优化。最终获得了8.06%的电池能量转换效率，这也是Sb2S3体型异质结太阳能电池的最高效率。该研究为Sb2S3太阳电池的器件结构设计、Sb2S3的结晶动力学调控、表面和界面的光电性能调控，以及界面材料的选择等多个方面提供了新的思路。
 

　　固体所博士生王杨、博士生靳梦琦为该论文的共同第一作者，固体所陈冲、王命泰研究员为该论文的共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、中国科学院合肥物质院院长基金、中国科学院引才计划等项目的资助。
 

图. Sb2S3太阳电池结构、光伏性能及其结晶优化、缺陷钝化和能带调整示意图。