合肥工業大學在銻基光電子器件研究中取得重要進展

　　近日，微電子學院唐榮風教授聯合中國科學技術大學陳濤教授在硒化銻(Sb2Se3)光電轉換器件研究中取得新進展。研究團隊圍繞Sb2Se3太陽電池開路電壓損失嚴重這一關鍵瓶頸問題，提出了一種基于成分調控的載流子極性控制策略，在吸收層內部構建p-n同質結結構，顯著增強器件內建電場并有效抑制非輻射復合，實現了器件性能的協同提升。相關成果以“Internal HomojunctionSb2Se3Solar Cell”為題，發表于《自然光子學》(Nature Photonics)雜志上。
 

　　Sb2Se3作為一種新興的光吸收半導體材料，具有近理想帶隙(1.1–1.3 eV)、高吸收系數以及優異的熱穩定性和化學穩定性，被視為極具應用潛力的下一代光吸收層材料。然而，目前基于Sb2Se3的器件效率仍顯著低于CdTe、Cu(In,Ga)Se2等成熟技術，其核心瓶頸在于開路電壓損失嚴重。這一問題主要源于器件內部內建電場較弱，難以提供足夠的載流子分離驅動力；同時，吸收層體相及界面中存在大量深能級缺陷，導致嚴重的非輻射復合損失。
 

　　針對上述問題，研究團隊提出成分驅動的本征摻雜策略，通過在熱蒸發中調控Se與Sb化學勢，實現Sb2Se3薄膜導電類型在n型與p型間可控轉變，載流子濃度超過1014cm-3。采用順序沉積法構建n/p型Sb2Se3同質結，引入額外內建電場，拓寬耗盡區，從而增強載流子分離，降低缺陷態密度，抑制非輻射復合。結合理論計算、超快光譜與深度分辨模擬等表征，證實同質結形成內建電勢梯度，加速載流子傳輸，將復合損失降低一個數量級以上。最終制備出效率達10.15%的Sb2Se3光電器件，開路電壓損失僅0.459 V，達到該體系先進水平。該工作為降低Sb2Se3光電器件電壓損失提供了新思路，也為銻基硫族化合物光電器件的性能優化與器件設計提供了重要參考。