近日，深圳大學(xué)物理與光電工程學(xué)院范平教授課題組在濺射后硒化法制備高效率Sb2Se3薄膜太陽電池研究中取得重要進(jìn)展，成果以“Sputtered and selenized Sb2Se3 thin-film solar cells with open-circuit voltage exceeding 500 mV”為題在線發(fā)表在國際能源領(lǐng)域頂級期刊《Nano Energy》(JCR物理一區(qū)，TOP期刊，實(shí)時(shí)影響因子17.28)。范平教授和陳爍助理教授為論文通訊作者，深圳大學(xué)為唯一通訊單位，梁廣興副研究員為論文第一作者，其指導(dǎo)的碩士研究生羅燕娣同學(xué)為論文第二作者。
近年來，新型環(huán)境友好型Sb2Se3材料由于物相單一，光學(xué)帶隙可調(diào)以及較高的光吸收系數(shù)，介電常數(shù)和載流子遷移率等優(yōu)點(diǎn)，在無機(jī)薄膜太陽電池領(lǐng)域得到廣泛關(guān)注和研究，但Sb2Se3薄膜太陽電池性能與CIGS薄膜太陽電池性能相比還有較大差距，其中主要原因是Sb2Se3材料自身有效摻雜濃度較低，整體表現(xiàn)為電池開路電壓虧損偏高。前期，課題組提出采用與CIGS太陽電池生產(chǎn)工藝兼容性較高的磁控濺射技術(shù)結(jié)合后硒化熱誘導(dǎo)生長出高度擇優(yōu)取向的Sb2Se3薄膜，并制備出光電轉(zhuǎn)換效率為6.06 %的Sb2Se3薄膜太陽電池，相關(guān)成果發(fā)表在Nano Energy. 64. 2019. 103929；本文則報(bào)道Sb2Se3薄膜太陽電池中的異質(zhì)結(jié)Sb2Se3/CdS在經(jīng)過熱處理后，發(fā)現(xiàn)Cd2+和S2-離子擴(kuò)散進(jìn)入光吸收層Sb2Se3內(nèi)，器件光電轉(zhuǎn)換效率提升至6.84%，其中開路電壓提升至504 mV（是目前已報(bào)道的Sb2Se3薄膜太陽電池最高開路電壓值），分析原因主要是Cd2+有效摻雜獲得P型導(dǎo)電增強(qiáng)和S2-離子摻雜光學(xué)帶隙拓寬，相關(guān)成果發(fā)表在Nano Energy. 73. 2020. 104806。此外，將無封裝的全無機(jī)Sb2Se3薄膜太陽電池存放于空氣中，1000小時(shí)內(nèi)仍能保證90%的初始光電轉(zhuǎn)換效率，顯示了良好的穩(wěn)定性。
基金支持：該工作得到了廣東省教育廳重大科研項(xiàng)目(No. 2018KZDXM059)、國家自然科學(xué)基金(No. 61404086)、廣東省自然科學(xué)基金(No.2020A1515010805)、深圳市先進(jìn)薄膜與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目(ZDSYS 20170228105421966)、深圳市科技計(jì)劃基礎(chǔ)研究項(xiàng)目(JCYJ20190808153409238)和2019年深圳大學(xué)學(xué)生創(chuàng)新發(fā)展基金(PIDFP-ZR2019019)等項(xiàng)目的大力支持。
文獻(xiàn)鏈接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.104806
