基于高通量方法制备的氧化钛/硒化锑薄膜太阳能电池

近日，华中科技大学武汉光电国家实验室（筹）唐江课题组探索了以氧化钛（TiO2）为缓冲层的顶衬结构的Sb2Se3薄膜太阳能电池，作者采用高通量的实验策略，在短时间内确定了影响器件性能的关键因素，极大地加速了工艺的优化进程，并最终获得了5.6%的器件效率。高通量是一种先进高效的实验策略，可在不增加实验成本和时间的条件下，获得更多的实验结果。用于制备TiO2的喷涂法易与高通量的实验策略结合，作者基于此设计了一系列实验，迅速确定了TiO2层的最佳厚度及退火温度，并指出TiO2的氧空位（VO）是引起界面复合进而限制器件性能的主要原因。由于不同的缓冲层（如CdS和TiO2）对应的吸光层的厚度一般不同，为优化Sb2Se3层的厚度，作者选用了一台内部温度场不均匀的管式炉，采用快速热蒸发法制备Sb2Se3层，结合高通量的实验策略，找出了Sb2Se3层的最佳厚度，获得了4.9%的器件效率。最后，通过硫化铵（(NH4)2S）溶液的背表面清洗处理，去除了TiO2/Sb2Se3电池背表面的硒（Se）单质和氧化锑（Sb2O3），将器件效率优化到了5.6%，约为此前报道的两倍。除此之外，由此制备的太阳能电池还表现出了良好的湿热和光照稳定性。

高通量的实验策略不仅为开发高性能Sb2Se3薄膜太阳能电池提供了新思路，也可应用于其它新型薄膜光伏材料，如硫化亚锡（SnS）、硒化锗（GeSe）、硫化锑（Sb2S3）和铜锑硒（CuSbSe2）等，为进一步推动该领域的发展开辟了新的途径。

相关论文在线发表在Advanced Energy Materials（DOI: 10.1002/aenm.201700866）上。