无镉SnO2/TiO2电子传输层协同增强SnS薄膜太阳能电池性能研究

研究人员针对SnS薄膜太阳能电池电子传输层(ETL)优化需求，开发了无镉SnO2/TiO2复合ETL结构。通过气相传输沉积(VTD)技术制备的SnS吸收层与ETL形成协同界面电荷传输机制，最终获得Jsc=21.4?mA?cm?2、PCE=1.92%的器件性能，为环境友好型光伏技术提供新方案。

　　

IV-VI族半导体硫化锡(SnS)因其与硅匹配的能带对齐、环境兼容性、操作安全性及优异的光吸收特性而备受关注。电子传输层(ETL)是优化SnS太阳能电池性能的关键因素。研究采用玻璃/氟掺杂氧化锡(FTO)基底，通过旋涂法制备了SnO₂、TiO₂、SnO₂/TiO₂和TiO₂/SnO₂四种ETL结构，用于构建玻璃/FTO/(50?nm) SnO₂/(50?nm) TiO₂/(≈200?nm) SnS/螺环-OMeTAD(spiro-OMeTAD)/金的器件架构。系统研究发现沉积温度与SnS薄膜特性存在关键关联，优化后的VTD工艺可形成具有增强光捕获能力的高结晶度SnS层。对ETL与SnS吸收层异质界面工程的系统表征揭示了协同界面电荷传输机制。优化器件的短路电流密度(J_sc)达21.4?mA?cm^?2，开路电压(V_oc)为323?mV，填充因子0.36，能量转换效率(PCE)达1.92%。该研究采用简化工艺流程制备无镉器件，具有成本效益和环境可持续性优势。作者声明无利益冲突。