近日，我院先进能源材料与器件实验室研究团队开发了一种基于K⁺ 掺杂的溶液加工制备无机硒硫化锑半导体薄膜的沉积技术，获得了η ~8.96% 的高效光电转换效率。器件的开路电压（V_oc）达到0.69 V，是目前Sb₂(S,Se)₃光电器件中基于单结CdS电子传输层（ETL）的最高V_oc之一。相关研究成果在线发表在半导体器件领域的国际著名期刊IEEE Electron Device Letters上。

硒硫化锑（Sb₂(S,Se)₃）由无毒、地球丰度较高的元素组成，通过调控Sb₂(S,Se)₃中的S/Se比可实现其带隙的柔性可调（E_g = 1.1-1.8 eV）, 其吸收系数高，湿度耐受性显著，可实现多场景的低成本制备。而硫化镉（CdS）作为ETL具有优异的电学和光学特性，如，显著的电子亲和性、高电子迁移率，良好的环境稳定性，因此常作为Sb₂(S,Se)₃光电器件的ETL。然而，目前使用单结CdS制备的Sb₂(S,Se)₃光伏器件的V_oc主要集中在0.60-0.64 V，且对此类无机薄膜光伏器件的电压特性影响机制尚未得到很好的认识。

图1. (a-e) CdS/Sb₂(S,Se)₃异质结薄膜的截面SEM及元素分布图,

 (e) 晶粒尺寸分布，(f）缺陷态浓度及（g）V_oc起源。

先进能源材料与器件实验室研究团队就目前的窘境提出了通过掺杂来提高光电器件开路电压的策略，结果表明，K⁺离子掺杂策略有利于大晶粒尺寸Sb₂(S,Se)₃薄膜的生成， 促进了Sb₂(S,Se)₃光吸收薄膜 [hkl,l¹0] 取向的优先生长， 并降低了Sb₂(S,Se)₃薄膜的缺陷态浓度， 使其光生空穴的准费米能级（E_f,h）下移，提高了器件的理论V_oc。最终，K⁺离子掺杂的Sb₂(S,Se)₃光电器件的效率达到了8.96%，其V_oc达到了0.69 V，相比未掺杂的样品，其V_oc提升了近11%，是目前基于Sb₂(S,Se)₃光电器件的最高开路电压之一。

我院2022级硕士研究生徐陈臣为论文第一作者，微电子学院陈俊伟副教授、许俊教授和材料学院李京伟教授为论文共同通讯作者。上述研究工作得到了国家自然科学基金、中央高校基本科研业务经费等项目的资助。

文章链接: https://ieeexplore.ieee.org/document/10509701

（徐陈臣 文/图 刘梅 审核）