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近日，河北大學(xué)物理學(xué)院光伏技術(shù)研發(fā)團隊李志強等人與暨南大學(xué)合作在硒化銻太陽電池研究方面取得新突破，獲得了10.12%的光電轉(zhuǎn)換效率。相關(guān)成果“Sb₂Se₃ Thin Film Solar Cells Exceeding 10% Power Conversion Efficiency Enabled by Injection Vapor Deposition (IVD) Technology”以河北大學(xué)為第一單位在線發(fā)表在國際頂級期刊《Advanced Materials》上(IF=30.85,DOI:10.1002/adma.202202969)。我校碩士研究生段召騰和暨南大學(xué)梁曉楊博士為共同第一作者，李志強博士（校聘教授）和暨南大學(xué)麥耀華教授為共同通訊作者。

硒化銻（Sb₂Se₃）由于其強各向異性的晶體結(jié)構(gòu)和光電特性受到科研人員的關(guān)注。目前有兩種主要的思路來提高硒化銻太陽電池的器件性能：1)控制Sb₂Se₃帶狀結(jié)構(gòu)(Sb₄Se₆)_n沿<001>方向垂直排列生長。保持(Sb₄Se₆)_n垂直襯底堆疊來增強載流子的輸運和收集效率，但是這種方法會對形成高質(zhì)量異質(zhì)結(jié)界面造成挑戰(zhàn)；2)通過控制Sb₂Se₃吸光層表面和內(nèi)部的摻雜水平來控制載流子和缺陷的密度，由于Sb₂Se₃材料本征缺陷的形成取決于原子化學(xué)勢，因此需要在制備過程中嚴(yán)格控制反應(yīng)條件來避免深能級缺陷的形成。該團隊在前期工作“9.2%-efficient core-shell structured antimony selenide nanorod array solar cells” 《Nature Communications》（2019，10：125）中創(chuàng)造了當(dāng)時Sb₂Se₃太陽電池9.2%光電轉(zhuǎn)換效率世界記錄，曾入選2019年度“中國百篇最具影響國際學(xué)術(shù)論文”。本工作中作者提出了一種新型Sb₂Se₃薄膜制備技術(shù):射流氣相沉積（IVD），該技術(shù)在制備Sb₂Se₃薄膜時可以抑制深能級缺陷的產(chǎn)生，并且制備的薄膜沿[001]方向垂直生長，更為重要的是制備的Sb₂Se₃太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率達到了創(chuàng)紀(jì)錄的10.12%，為進一步提高Sb₂Se₃電池的性能提供了思路。

以上工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、河北省自然科學(xué)基金、河北大學(xué)光學(xué)工程學(xué)科經(jīng)費以及生命科學(xué)與綠色發(fā)展學(xué)科群經(jīng)費的支持。

文章鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202202969

        參考資料：https://www.hbu.edu.cn/info/1164/16523.htm