近日，深圳大學物理與光電工程學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展，成果以“Sputtered and selenized Sb₂Se₃ thin-film solar cells with open-circuit voltage exceeding 500 mV”為題在線發表在國際能源領域頂級期刊《Nano Energy》(JCR物理一區，TOP期刊，實時影響因子17.28)。范平教授和陳爍助理教授為論文通訊作者，深圳大學為唯一通訊單位，梁廣興副研究員為論文第一作者，其指導的碩士研究生羅燕娣同學為論文第二作者。

近年來，新型環境友好型Sb₂Se₃材料由于物相單一，光學帶隙可調以及較高的光吸收系數，介電常數和載流子遷移率等優點，在無機薄膜太陽電池領域得到廣泛關注和研究，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太陽電池生產工藝兼容性較高的磁控濺射技術結合后硒化熱誘導生長出高度擇優取向的Sb₂Se₃薄膜，并制備出光電轉換效率為6.06 %的Sb₂Se₃薄膜太陽電池，相關成果發表在Nano Energy. 64. 2019. 103929；本文則報道Sb₂Se₃薄膜太陽電池中的異質結Sb₂Se₃/CdS在經過熱處理后，發現Cd²⁺和S^2-離子擴散進入光吸收層Sb₂Se₃內，器件光電轉換效率提升至6.84%，其中開路電壓提升至504 mV（是目前已報道的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型導電增強和S^2-離子摻雜光學帶隙拓寬，相關成果發表在Nano Energy. 73. 2020. 104806。此外，將無封裝的全無機Sb₂Se₃薄膜太陽電池存放于空氣中，1000小時內仍能保證90%的初始光電轉換效率，顯示了良好的穩定性。

        基金支持：該工作得到了廣東省教育廳重大科研項目(No. 2018KZDXM059)、國家自然科學基金(No. 61404086)、廣東省自然科學基金(No.2020A1515010805)、深圳市先進薄膜與應用重點實驗室項目(ZDSYS 20170228105421966)、深圳市科技計劃基礎研究項目(JCYJ20190808153409238)和2019年深圳大學學生創新發展基金(PIDFP-ZR2019019)等項目的大力支持。

文獻鏈接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.104806