陈思伟，邓辉，程树英

(福州大学物理与信息工程学院，微纳器件与太阳能电池研究所，福建 福州 350108)

0 引言

锑基硫族化合物(包括Sb2Se3、 Sb2S3等)是一种Ⅴ-Ⅵ族新型半导体材料，其成本低廉、 无毒环保、 结构简单[1-3]，具有高稳定性和强吸光性(吸光系数可达105cm-1)，是近年来太阳能电池领域的研究热点[4-5]. 目前，基于Sb2Se3、 Sb2S3单结太阳能电池的研究发展迅猛，其最高光电转换效率(PCE)已分别达到9.2%和7.5%[6-7]. 然而，低能光子的透射和高能光子的热损失是单结太阳能电池不可避免的两种能量损失，会降低器件性能[8]. 叠层太阳能电池可以通过对光谱的分段吸收，提高光谱利用率，从而突破单结电池PCE的理论极限[9-10].

Sb2Se3和Sb2S3的带隙分别是1.1和1.7 eV，对于单结电池而言，二者带隙均不是最佳理论值(1.34 eV)[11]，这会导致单结电池短路电流有限等问题，限制器件性能的进一步提升. 本课题组[12-14]将Sb2S3/Sb2Se3双吸收层器件的吸收光谱扩展至1 100 nm左右，但由于二者能级位置的限制，所拓展的光谱无法得到有效利用. 针对上述问题，可设计叠层电池. Sb2Se3和Sb2S3带隙的差异性使其非常适合作为叠层太阳能电池的底电池和顶电池材料，实现吸收光谱互补，提高太阳光利用率. 理论上，带隙为1.7 eV的顶电池和1.1 eV的底电池串联成两端叠层结构，其PCE可以达到约40%以上[15]. 此外，Sb2Se3和Sb2S3具有相同的分子结构和相似的化学性质[16]，其薄膜太阳能电池均可采用快速热蒸发法制备，制备工艺兼容匹配[17-18]且成本低廉. 目前，全锑基叠层薄膜太阳能电池的研究还处于起步阶段，具有很……