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通过SbCl3界面层表面钝化处理，实现了开路电压0.7V、转换效率达6.9%的溶液法制备Sb2S3平面薄膜太阳能电池

DOI：10.1021/acsami.9b15148 期刊：ACS Applied Materials & Interfaces 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： Sb2S3薄膜太阳能电池中的界面会显著影响其开路电压(VOC)和光电转换效率(PCE)。寻找有效降低缺陷的方法是提升VOC和PCE的重要途径。本文报道采用无机盐SbCl3对Sb2S3薄膜进行后处理以实现表面钝化。研究发现，在Sb2S3表面形成的薄层SbCl3能通过减少缺陷并抑制非辐射复合来制备更高效率的电池。密度泛函理论计算表明，SbCl3分子中的Sb和Cl分别与Sb2S3中的S和Sb相互作用，从而实现对Sb2S3表面的钝化。这种SbCl3层的引入使开路电压从0.58 V显著提升至0.72 V；在0.1 cm2面积上获得平均PCE 6.9%和最高PCE 7.1%。该PCE值是目前Sb2S3平面太阳能电池中的最高纪录。此外，SbCl3层的引入还赋予器件良好稳定性，在室温常湿环境(85-5%相对湿度)下储存1080小时后仍保持90%的初始性能。
作者： Jian Han，Shuangjie Wang，Jiabao Yang，Shaohui Guo，Qi Cao，Huijie Tang，Xingyu Pu，Bingyu Gao，Xuanhua Li
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究使用无机盐SbCl3对Sb2S3薄膜进行后处理，以减少表面缺陷并提高Sb2S3平面薄膜太阳能电池的开路电压（VOC）和功率转换效率（PCE）。

研究成果

在Sb2S3薄膜上引入SbCl3层能有效钝化表面陷阱并减少非辐射复合，从而显著提升Sb2S3平面太阳能电池的开路电压（VOC）和光电转换效率（PCE）。该研究实现了7.1%的冠军效率，这是目前报道的Sb2S3平面太阳能电池最高值。经SbCl3处理的器件还展现出更优的稳定性，在室温常湿环境下存放1080小时后仍保持初始效率的90%。这项工作为高性能稳定的Sb2S3平面太阳能电池提供了一种有效的界面优化策略。

研究不足

该研究聚焦于SbCl3对Sb2S3薄膜的钝化效应及其对太阳能电池性能的影响。研究未探讨除环境湿度和室温外其他条件下的长期稳定性，也未研究该制备工艺在工业应用中的可扩展性。

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