动态注入调控的Sb2S3薄膜生长动力学：用于高效太阳能电池的研究

《ACS Photonics》：Dynamic Injection-Regulated Growth Kinetics of Sb2S3 Films for High-Efficiency Solar Cells

通过动态注射硫化钠改进溶液基沉积法，优化了硫化锑薄膜的致密性和结晶性，缺陷减少，器件转换效率达7.60%，超越传统CBD方法。所有层采用安全可调的CBD工艺合成，揭示了沉积动力学并提出动态注射策略，适用于硫属材料掺杂控制和带隙工程。

　　

硫化锑（Sb₂S₃）因其优异的光电性能而成为一种有前景的太阳能吸收材料。然而，由于对基于溶液的沉积过程中复杂反应机制的理解有限，尤其是硫源分解过程中离子环境的动态变化不明确，导致效率提升受到阻碍。为了解决这一问题，我们通过使用可编程的蠕动泵动态注入亚硫酸钠（Na₂SO₃）来改进传统的化学浴沉积（CBD）方法。这种策略能够精确控制S^2–和Sb³⁺的释放动力学，从而制备出密度更高、结晶度更好、氧掺杂减少且缺陷密度更低的Sb₂S₃薄膜。在完全由无机材料构成的FTO/TiO₂/CdS/Sb₂S₃/PbS/石墨结构器件中，优化的动态注入方法实现了7.60%的功率转换效率（PCE），超过了传统CBD方法（6.88%），并且是迄今为止报道的采用石墨电极的Sb₂S₃太阳能电池中最高的转换效率值。值得注意的是，所有功能层都是通过这种本质上安全且可调节的CBD工艺合成的。本研究阐明了Sb₂S₃的沉积动力学，并提出了一种动态注入策略，该策略在掺杂控制和带隙工程方面具有潜在应用价值，适用于更广泛的硫属化合物材料。