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Over 7% Efficiency of Sb2(S,Se)3 Solar Cells via V‐Shaped Bandgap Engineering
Solar RRL ( IF 6.0 ) Pub Date : 2020-06-08 , DOI: 10.1002/solr.202000220 Kanghua Li 1 , Yue Lu 1 , Xiaoxing Ke 2 , Sen Li 1 , Shuaicheng Lu 1 , Chong Wang 1 , Siyu Wang 1 , Chao Chen 1 , Jiang Tang 1
Solar RRL ( IF 6.0 ) Pub Date : 2020-06-08 , DOI: 10.1002/solr.202000220 Kanghua Li 1 , Yue Lu 1 , Xiaoxing Ke 2 , Sen Li 1 , Shuaicheng Lu 1 , Chong Wang 1 , Siyu Wang 1 , Chao Chen 1 , Jiang Tang 1
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Antimony chalcogenides (including Sb2S3, Sb2Se3, and Sb2(S,Se)3 alloy) have emerged as promising solar absorber materials. Notably, the Sb2(S,Se)3 alloy possesses continuously tunable bandgap from 1.1 to 1.7 eV, which covers the ideal bandgap for single‐junction photovoltaics governed by the Shockley–Queisser theory. Moreover, the bandgap gradient provides effective ways for photogenerated carriers collection and has the potential for high‐efficient Sb2(S,Se)3 alloy solar cells. Herein, a V‐shaped distributional bandgap in Sb2(S,Se)3 solar cells is reported through a simple dual‐source vapor transport deposition process, enabling the synergetic increase of the open‐circuit voltage (VOC) and short‐circuit current (JSC). Through careful optimization, a power conversion efficiency of 7.27% under AM1.5G illumination is obtained, with VOC and JSC of 0.46 V and 29.6 mA cm−2, respectively. This V‐shaped bandgap engineering provides an effective method to enhance the device performance and can be extended to other chalcogenide thin‐film solar cells such as Sn–X, Ge–X, Cu–Sb–X (X = S and Se), and so on.
中文翻译：
通过V型带隙工程实现Sb2（S，Se）3太阳能电池效率超过7％
锑硫属化物（包括Sb 2 S 3，Sb 2 Se 3和Sb 2（S，Se）3合金）已成为有前途的太阳能吸收材料。值得注意的是，Sb 2（S，Se）3合金具有从1.1到1.7 eV的连续可调带隙，涵盖了由Shockley-Queisser理论控制的单结光伏电池的理想带隙。此外，带隙梯度为光生载流子收集提供了有效的方法，并具有用于高效Sb 2（S，Se）3合金太阳能电池的潜力。这里，Sb 2（S，Se）3中的V形分布带隙据报道，太阳能电池是通过简单的双源气相传输沉积工艺实现的，从而使开路电压（V OC）和短路电流（J SC）协同增加。通过仔细的优化，在AM1.5G照明下获得的功率转换效率为7.27％，V OC和J SC分别为0.46 V和29.6 mA cm -2。这种V形带隙工程提供了一种有效的方法来增强器件性能，并且可以扩展到其他硫族化物薄膜太阳能电池，例如Sn–X，Ge–X，Cu–Sb–X（X = S和Se），等等。
更新日期：2020-06-08
中文翻译：
通过V型带隙工程实现Sb2（S，Se）3太阳能电池效率超过7％
锑硫属化物（包括Sb 2 S 3，Sb 2 Se 3和Sb 2（S，Se）3合金）已成为有前途的太阳能吸收材料。值得注意的是，Sb 2（S，Se）3合金具有从1.1到1.7 eV的连续可调带隙，涵盖了由Shockley-Queisser理论控制的单结光伏电池的理想带隙。此外，带隙梯度为光生载流子收集提供了有效的方法，并具有用于高效Sb 2（S，Se）3合金太阳能电池的潜力。这里，Sb 2（S，Se）3中的V形分布带隙据报道，太阳能电池是通过简单的双源气相传输沉积工艺实现的，从而使开路电压（V OC）和短路电流（J SC）协同增加。通过仔细的优化，在AM1.5G照明下获得的功率转换效率为7.27％，V OC和J SC分别为0.46 V和29.6 mA cm -2。这种V形带隙工程提供了一种有效的方法来增强器件性能，并且可以扩展到其他硫族化物薄膜太阳能电池，例如Sn–X，Ge–X，Cu–Sb–X（X = S和Se），等等。
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