近日,我校资源环境与材料学院邹炳锁教授带领的团队在硒硫化锑太阳电池研究领域取得新进展,相关成果以“Heterojunction Lithiation Engineering and Diffusion-Induced Defects Passivation for Highly Efficient Sb₂(S,Se)₃ Solar Cells”为题,发表在能源领域顶级期刊Energy & Environmental Science(影响因子:32.4)。这是资源环境与材料学院在Energy & Environmental Science上首次发表研究论文,资源环境与材料学院博士研究生刘聪为第一作者和通讯作者,邹炳锁教授、刘焘教授和暨南大学麦耀华教授为共同通讯作者,广西大学为第一完成单位。该研究得到国家自然科学基金、广西自然科学基金和广西八桂学者等项目支持。
锑是一种重要的战略金属和化工原材料,同时也是重要的半导体材料,在广西属特色金属资源。作为一类新型的全无机半导体材料,Sb₂(S,Se)₃化合物凭借环境友好、成本低廉、带隙可调、光电性质优异等优势获得了国内外的广泛关注。
研究团队通过在前驱体溶液中引入LiF以改善缓冲层CdS薄膜的导电性、形貌和n型特性。由此在水热法沉积Sb₂(S,Se)₃光吸收层时,具有高迁移率的锂离子会发生原位扩散,通过形成Li-S(e)键有效地钝化了该体系中易发生的硒空位(VSe)和锑反位(SbS)缺陷,显著减少了光生载流子损失。该锂化策略不仅实现了CdS缓冲层和Sb₂(S,Se)₃吸收层的双重优化,而且还在CdS/Sb₂(S,Se)₃异质结处形成了有利的能级排列和更宽的载流子耗尽区。通过这种新策略的优化举措,研究获得的Sb₂(S,Se)₃太阳电池实现了创纪录的10.76%光电转换效率,为未来持续改进提供了新路径。此外,该器件经国家计量测试中心测试,获得了10.50%的认证效率,是迄今为止Sb基太阳电池的最高认证效率。