深圳大学物理与光电工程学院梁广兴研究员课题组在Advanced Materials（影响因子29.4，中科院JCR一区，Top期刊）上发表题为“Suppressing Buried Interface Nonradiative Recombination Losses Toward High-efficiency Antimony Triselenide Solar Cells”的最新研究论文。深圳大学梁广兴研究员为论文通讯作者，其指导的博士研究生陈国杰为论文第一作者，深圳大学为唯一通讯单位。
近年来，硒化锑(Sb2Se3)凭借原材料绿色低毒、价格低廉、一维独特结构贡献良性晶界、二元单相组成易于制备、理想带隙匹配高吸光系数、优异的载流子迁移率及介电常数等优势，在新型高效低成本薄膜太阳电池研究领域引起广泛关注。尽管Sb2Se3薄膜太阳电池在环境友好方面具有优胜之处，但和铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳电池性能相比还有很大差距，整体表现为电池开路电压亏损偏高，这主要是由于光生载流子在电池内部的非辐射复合损失严重所导致的，本文深入研究埋层界面和异质结性能调控，剖析薄膜生长动力学且实现光吸收层取向可控生长，优化异质结能带匹配和裁剪背接触势垒，从而降低太阳电池的非辐射复合损失，提高光生载流子传输效率，最终获得目前已报道基于真空溅射法构建底衬Sb2Se3薄膜太阳电池的最高光电转换效率9.24%，属于国际领先水平。
硒化锑薄膜太阳电池的能带结构优化及器件性能
文章链接：https://doi.org/10.1002/adma.202308522
锌黄锡矿半导体Cu2ZnSn(SxSe1-x)4（CZTSSe）同样是因为其元素廉价无毒以及具有大于32%的理论光电转换效率成为很有前途的新型薄膜光伏材料之一。近年来CZTSSe薄膜太阳电池的效率不断攀升，但仍远低于其理论值，这主要归因于带隙和电位明显的波动，较短的少数载流子寿命以及缺陷引起的严重载流子复合；铜铟镓硒(CIGS)的成熟经验证明双梯度带隙结构使太阳电池兼具良好的电子输运特性和较高的开路电压，然而实现双梯度带隙结构对高温硒化成膜的CZTSSe太阳电池来说极具挑战。本文通过调整前驱体薄膜中K2S层的位置和K2S溶液的浓度，可实现调控带隙最小值（缺口）的位置和深度，避免由于不合适的前梯度起始位置和不理想的带隙缺口而产生的电子屏障；晶粒生长过程中K和Se的高亲和能容易形成K2Se3等K-Se液体中间相，它们沿着薄膜内的空隙和晶界流动，不仅降低熔点加速硒化，还可作为硒源使薄膜的硒化更加充分；碱金属K的引入促进了晶粒生长过程中各元素的扩散，使吸收层更大比例的组分参与晶粒生长，从而稳定Sn含量，深能级缺陷VSn和CuSn得到抑制，最终构建出CZTSSe薄膜太阳电池光电转换效率达到13.7%，属于国际领先水平，相关研究成果发表在Advanced Functional Materials (2023)2311992（影响因子：19.0，中科院JCR一区，Top期刊），梁广兴和苏正华为通讯作者，其指导的联合培养博士生赵云海为第一作者，深圳大学为唯一通讯单位。
双梯度带隙结构与太阳电池性能
文章链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202311992
感谢国家自然科学基金面上项目，广东省教育厅重大科研项目，广东省自然科学基金面上项目，深圳市高校稳定支持重点项目和深圳大学荔园优青项目支持。
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