采用超声喷雾热解法制备的半透明Sb?S?薄膜太阳能电池及其在太阳能窗户中的应用

摘要： 将光伏（PV）太阳能集成到零能耗建筑中，需要采用由轻质半透明薄膜太阳能电池构成的耐用高效太阳能窗户。具有高光学吸收系数（如Sb2S3在450纳米波长下>10? cm?1）的无机材料，能以低成本实现半透明性、显著效率与长期耐用性。通过能量色散X射线光谱与同步辐射软X射线发射光谱的联合研究证实，Sb2S3层全厚度无氧化，在空气中可采用面积可扩展的超声喷雾热解法快速制备半透明Sb2S3薄膜。将其集成至ITO/TiO?/Sb2S?/P3HT/Au太阳能电池后，在AM1.5G全球标准太阳光下实现了5.5%的功率转换效率（PCE），创下喷雾沉积Sb2S3太阳能电池纪录。通过将Sb2S3吸光层厚度调控至100纳米，无背接触的ITO/TiO?/Sb2S?太阳能电池堆在380-740纳米波长范围内获得26%的平均可见光透过率（AVT）。当从平方毫米级扩展至平方厘米级时，Sb2S3混合太阳能电池效率仅下降3.2%——其中88平方毫米电池在无封装存储一年后仍保持70%的相对效率。在1倍太阳光下PCE为3.9%的电池，在0.1倍太阳光下可达7.4%的PCE，证实这类电池适用于阴天条件下的光能采集。