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中國科大在硒硫化銻太陽能電池研究中取得重要突破

時間:2020-07-21 11:35:23 來源:中國科大新聞網

  近日,中國科學技術大學陳濤教授、朱長飛教授團隊,與新南威爾士大學的Xiaojing Hao教授等合作,發展了水熱沉積法制備硒硫化銻(Sb2(S,Se)3)半導體薄膜材料并將其應用到太陽能電池中,實現了光電轉換效率10%的突破。該成果以“Hydrothermal deposition of antimony selenosulfide thin films enables solar cells with 10% efficiency”為題發表在Nature Energy。


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  硒硫化銻,其化學式為Sb2(S,Se)3,是近年來在光伏領域應用的一種新興光伏材料,其帶隙在1.1-1.7 eV范圍內可調,滿足最佳的太陽光譜匹配。同時,Sb2(S,Se)3具有較高的吸收系數,五百納米左右厚度的薄膜即能達到最佳吸收;因此,在超輕、便攜式發電器件方面也具有潛在的應用。


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  鑒于Sb2(S,Se)3具有良好的穩定性和豐富元素儲量,光電轉換效率的進一步提升有望推進應用。本文發展的水熱沉積法在超臨界的狀態下水熱沉積過可以生成致密、平整且橫向元素分布均勻的光吸收薄膜,從而有利于載流子的傳輸,結合光吸收、陰陽離子比例的調控以及點缺陷的控制,最終實現了光電轉換效率的突破。從材料制備的角度來看,本文發展的水熱沉積法是一種簡便、低成本的薄膜制備方法。


  Nature Energy審稿人給予該工作高度的評價,認為這是一個里程碑的效率(“This paper presents a landmark efficiency value for Sb2(S,Se)3 solar cells breaking the 10% barrier”),為硒硫化銻太陽能電池的發展帶來新的曙光(“This achievement sheds new light on the investigation and application of Sb2(S,Se)3 …”)。


  論文的共同第一作者是中國科大博士后唐榮風、博士生王小敏和連偉濤。中國科大朱長飛教授、新南威爾士大學的Xiaojing Hao教授,中國科大陳濤教授為該論文的共同通訊作者。合作者還包括中國科大楊上峰教授、澳門大學邢貴川教授以及華東師范大學陳時友教授等。


  該項研究得到了科技部、國家自然科學基金委、合肥微尺度物質科學國家研究中心的支持。


  文章鏈接:https://www.nature.com/articles/s41560-020-0652-3


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