[001]取向Sb2Se3薄膜的可控硒化制备及异质结太阳能电池性能研究

研究人员通过硒化锑前驱体薄膜，成功实现[001]取向的Sb2Se3垂直生长，构建了基底配置型Sb2Se3/CdS异质结太阳能电池。该研究解决了各向异性材料载流子传输效率低的关键问题，最佳器件实现4.6%的光电转换效率（Voc=348 mV，Jsc=31.6 mA cm?2），为环保型薄膜光伏技术发展提供新思路。

　　

在光伏材料领域，硒化锑(Sb₂Se₃)因其1.1-1.3 eV的理想带隙、高达10⁵ cm^?1的光吸收系数以及环境友好特性备受关注。这项研究创新性地采用硒化工艺，让锑前驱体薄膜在基底上长出垂直于表面的[001]取向"纳米带森林"——这种独特的晶体排列方式如同整齐排列的导电高速公路，使光生载流子能够沿着Sb₂Se₃的一维链状结构快速传输。

研究团队通过精确调控硒化参数，在0.33 cm²的活性面积上打造出Sb₂Se₃/CdS异质结器件。性能测试显示，冠军电池不仅产生348 mV的开路电压，更展现出31.6 mA cm^?2的短路电流密度，相当于每秒钟能捕获超过3千万个光子！暗电流分析和电容电压测试揭示，器件性能主要受限于界面复合和空间电荷限制传导效应。这项突破为开发无铅、低成本薄膜太阳能电池提供了重要技术路径。