功率转换效率达 5.84%!三硫化二锑太阳能电池又创新纪录

2023-11-07      535 次浏览

该电池是通过添加一种特殊添加剂来制造的,该添加剂可改善三硫化锑薄膜的低结晶度和高电阻率。除了提高效率之外,该器件还显示出0.62V的开路电压、15.85mA/cm2的短路电流密度和59.61%的填充因子。


三硫化锑(Sb2S3)目前用于弹药、烟花。红宝石色玻璃和塑料。


中国西北工业大学的研究人员开发了一种基于三硫化二锑(Sb2S3)的平面薄膜太阳能电池,其功率转换效率为5.84%。作为比较,迄今为止开发的大多数三硫化锑电池的效率接近4%。


到目前为止,由于Sb2S3薄膜的低结晶度和高电阻率影响了器件在效率方面的性能,这种电池类型远未达到商业生产。然而,Sb2S3具有良好的带隙,范围从1.70到1.90eV,并且具有显着的光吸收系数,科学家们通过应用一种称为4-Chloro3-nitrobenzosulfonylChloride(CSCl)的添加剂制造了他们的设备,他们已经能够缓解这些问题。


将添加剂旋涂在氧化钛(TiO2)基材上并退火至结晶。Spiro-OMeTAD用于空穴传输层。CSCl的引入提高了具有[a]大晶粒尺寸的Sb2S3薄膜的结晶度,他们在最近发表的论文《提高Sb2S3平面薄膜太阳能电池性能的有效添加剂》中解释道。在材料组学杂志。而且CSCl分子[es]的两个末端Cl与Sb原子相互作用,这有利于增加Sb原子周围的电子密度。


此外,科学家们解释说,使用CSCl并没有改变Sb2S3薄膜的厚度,而是提高了Sb2S3薄膜的费米能级,从而增加了电池Sb2电子传输的驱动力S3和TiO2层。费米能级定义了辐射能量向电化学能量的有效转换。


在AM1.5G的标准照明下进行测试,浓度为0.5%和3%CSCl添加剂的两个器件的平均功率转换效率分别为4.35%和4.98%。CSCl浓度为1.5%时,电池效率为5.84%,开路电压为0.62V,短路电流密度为15.85mAcm2,填充因子为59.61%。含有0.5%、1.5%和[和]3%CSCl添加剂的Sb2S3薄膜显示出光吸收能力的明显改善,这源于Sb2S3薄膜的结晶度提高,中国研究小组表示。


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