无空穴传输层硫化锑平面结薄膜太阳能电池

【作者】 宋海胜； 邓辉； 袁胜杰；

【机构】 华中科技大学；

【摘要】 硫化锑材料因其二元简单物相,1.72 e V的光学带隙,高的吸光系数,稳定和绿色等优势在叠层电池的顶电池具有巨大的发展潜力。目前硫化锑电池工作主要集中于介孔支撑体的敏化结构,对应的平面结电池效率不高。针对以上瓶颈问题,研究组采用快速热蒸发技术首次实现了硫化锑的高效沉积,在18秒内实现了吸收层的大晶（约500纳米）、致密沉积。通过晶体沉积条件优化和取向调制,获得了无空穴传输层、稳定的3.5%效率;鉴于硫化锑的低载流子浓度(4×10¹² cm^-3)导致的反向背结在长波的量子产率低问题,研究组开发了后表面硒化工艺,在不改变吸收层吸收光谱情况下,在硫化锑背面部分硒化一薄层硫硒合金（²0 nm）。该后表面硒化工艺可钝化硫化锑体缺陷、提升结质量以及压制反向肖特基结,对应效率提升至4.2%;考虑到硫化锑和硒化锑相同的晶体结构和类似物性,有必要进行参照性研究以借鉴硒化锑电池的研究经验（PCE⁶.5%）。研究组开发了双面源的快速热蒸发工艺,实现高通量制备锑基硫属化合物样品库。在短路电流和开压平衡条件下,获得了5.7%合金电池效率,揭示了硫化锑电池效率受限的深缺陷机制;最近,进一步通过硫化锑吸收层取向调节,实现了无空穴传输层4.8%的光电转换效率。更多还原