近日，中國科學院合肥物質院固體所能源材料與器件制造研究部王命泰和陳沖研究員團隊在三硫化銻（Sb₂S₃）太陽電池研究方面取得重要進展，提出了三維分布界面硒化鉛（PbSe）誘導Sb₂S₃結晶及界面能帶優化的策略，實現了Sb₂S₃太陽電池高效的光電轉換效率（8.06%）。相關研究成果發表在Advanced Functional Materials上。

當前，太陽電池大規模應用的瓶頸仍在于缺乏低成本、高效及穩定的光電轉換材料體系和器件。與鈣鈦礦太陽能電池相比，Sb₂S₃太陽能電池在無毒性和穩定性方面具有顯著的優勢。然而，它們的功率轉換效率普遍在6%-7%左右，其效率仍亟待提高。其中一個主要原因是，一維生長特點的Sb₂S₃晶體取向難以控制，使得光生電荷有效傳輸效率受到嚴重影響。

為此，研究團隊提出了三維分布界面異質誘導Sb₂S₃薄膜取向結晶的策略。通過在三維分布的電子傳輸材料（ETM）通道表面引入PbSe納米顆粒薄膜，誘導Sb₂S₃薄膜的[hk1]方向擇優取向結晶，同時實現ETM /Sb₂S₃界面缺陷的雙向鈍化與能帶結構優化。最終獲得了8.06%的電池能量轉換效率，這也是Sb₂S₃體型異質結太陽能電池的最高效率。該研究為Sb₂S₃太陽電池的器件結構設計、Sb₂S₃的結晶動力學調控、表面和界面的光電性能調控，以及界面材料的選擇等多個方面提供了新的思路。

固體所博士生王楊、博士生靳夢琦為該論文的共同第一作者，固體所陳沖、王命泰研究員為該論文的共同通訊作者。該工作得到了國家自然科學基金、中國科學院合肥物質院院長基金、中國科學院引才計劃等項目的資助。

文章鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202420361

圖. Sb₂S₃太陽電池結構、光伏性能及其結晶優化、缺陷鈍化和能帶調整示意圖。