曹宇 蒋家豪 刘超颖 凌同 孟丹周静† 刘欢 王俊尧‡

1) (现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室(东北电力大学), 吉林 132012)

2) (东北电力大学电气工程学院, 吉林 132012)

3) (东北电力大学化学工程学院, 吉林 132012)

4) (东北电力大学机械工程学院, 吉林 132012)

1 引 言

薄膜太阳电池以其成本低廉、柔性可卷曲的特点得到了广泛关注[1-3].其中以硫化锑(Sb2S3)和硒化锑(Sb2Se3)为代表的锑基薄膜太阳电池因其原材料丰富低毒、制备方法简单、吸收系数高和光电特性优异等优势, 近些年得到了快速发展[4-6].Sb2S3的能隙约为1.7 eV, 属于一种宽能隙吸光层材料, 其太阳电池的光谱吸收限在750 nm左右[7].相比之下, Sb2Se3的能隙仅为1.2 eV左右, 属于一种窄能隙吸光层材料, 这使得Sb2Se3太阳电池的光谱吸收限可以扩宽至1100 nm[8,9].然而根据Shockley-Queisser极限, 单结太阳电池的最佳能隙约1.4 eV, 介于Sb2S3与Sb2Se3之间[10].因此, 为了得到最佳的吸光层能隙, 可以通过S与Se原子所形成的替位式取代, 得到能隙可以在Sb2S3和Sb2Se3之间连续可调的硫硒化锑(Sb2(S,Se)3)三元化合物[11].2020年, 中国科学技术大学的陈涛课题组[12]通过简单的水热法制备出了高质量的Sb2(S,Se)3薄膜, 将其应用在太阳电池中得到了超过10%的光电转化效率(PCE), 显示出了这种吸光层材料的开发潜力.

Sb2(S,Se)3与铜铟镓硒(Cu(In,Ga)Se2)、非晶硅锗和钙钛矿等多元合金或化合物材料类似, 都可以通过改变元素配比调节材料的禁带宽度.如果在制备的过程中或者通过后处理的方式, 使化合物中的元素比例随着厚度的变化而变化, 就能够制备出具有渐……