优化的蒸汽动力学提升了异质结的载流子传输效率：一种制造高效Sb2(S,Se)3太阳能电池的新策略

《Small》：Optimized Vapor Dynamics Boosts Carrier Transport of Heterojunction: A Novel Strategy for Fabricating Efficient Sb2(S,Se)3 Solar Cells

硫族化合物薄膜太阳能电池通过调制自由程解决真空沉积中元素流失和界面不稳定性问题，在0.5 Pa沉积压下实现载流子传输增强和缺陷减少，使短路电流密度提升至29.66 mA/cm2，光电转换效率达8.08%。

　　

摘要

Sb2(S,Se)3太阳能电池近年来受到了广泛关注，然而，真空沉积法制备的这类电池的效率受到沉积过程中硫属元素损失以及异质结界面不稳定性的限制。本文提出了一种平均自由路径调制（MFPM）策略来解决这一问题。实验结果表明，在较高的沉积压力下，蒸汽分子的平均自由路径缩短，导致Sb2(S,Se)3薄膜的厚度、致密性和结晶度降低。此外，蒸汽分子平均自由路径的减小及其动能的降低促进了Sb2O3的形成，但同时引入了VSe等有害缺陷，影响了载流子的传输。相比之下，在0.5 Pa的压力下，CdS/Sb2(S,Se)3界面的质量得到了优化（ΔEC = ?0.19 eV），同时Sb2(S,Se)3薄膜的[hk1]取向和载流子传输性能也得到了提升。这不仅扩大了Sb2(S,Se)3器件的耗尽区，还将界面缺陷和体缺陷分别减少了50%和两个数量级。结果使得Sb2(S,Se)3太阳能电池的短路电流密度（JSC）和光电转换效率（PCE）分别提高了31%和33%，最终实现了8.08%的PCE和29.66 mA cm?2的JSC——这是采用VTD处理方法制备的Sb2(S,Se)3太阳能电池中最高的JSC值。本研究展示了MFPM策略在制备高效化合物光伏薄膜和器件方面的潜力。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。