溶液法制备多价态氧化钼调控能带排列实现高效Sb2S3太阳能电池

为解决传统空穴传输层(HTL)材料Spiro-OMeTAD和PbS在Sb2S3太阳能电池中存在的稳定性差、环境毒性问题，研究人员创新性地采用溶液法制备高质量氧化钼(MoOx)HTL，通过引入抗坏血酸钠调控钼价态(+4/+5/+6)，构建多间隙能级优化能带排列，将器件填充因子从15.37%提升至53.00%，效率从0.36%跃升至4.47%，为开发绿色无毒光伏器件提供了新思路。

　　

具有卓越光电特性的Sb₂S₃作为光吸收材料在太阳能电池领域发展迅猛，但传统空穴传输层(HTL)材料Spiro-OMeTAD和PbS却存在稳定性缺陷和环境毒性隐患。这项研究突破性地采用溶液加工技术，制备出高质量、表面光滑的氧化钼(MoO_x, 2≤x≤3)HTL，成功将Sb₂S₃太阳能电池的填充因子从15.37%大幅提升至53.00%，能量转换效率更是实现从0.36%到4.47%的跨越式增长。

针对器件J-V曲线出现的回滞现象（源于背接触复合效应），研究团队在 precursor 溶液中创新性地引入还原剂抗坏血酸钠，精准调控钼元素的多种价态（+4、+5、+6），由此产生丰富的间隙能级。这些能级如同搭建了多级"能量阶梯"，不仅优化了能带排列，更显著提升了空穴提取效率。特别值得关注的是，采用这种新型MoO_x HTL的Sb₂S₃器件实现了4.47%的突破性效率，创下了采用绿色稳定HTL的Sb₂S₃太阳能电池效率纪录。这项研究为开发环境友好型光伏器件开辟了新路径。