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Solution-Processed Sb2S3 Planar Thin Film Solar Cells with a Conversion Efficiency of 6.9% at an Open Circuit Voltage of 0.7 V Achieved via Surface Passivation by a SbCl3 Interface Layer.
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2020-01-16 , DOI: 10.1021/acsami.9b15148 Jian Han 1 , Shuangjie Wang 1 , Jiabao Yang 1 , Shaohui Guo 1 , Qi Cao 1 , Huijie Tang 1 , Xingyu Pu 1 , Bingyu Gao 1 , Xuanhua Li 1, 2
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2020-01-16 , DOI: 10.1021/acsami.9b15148 Jian Han 1 , Shuangjie Wang 1 , Jiabao Yang 1 , Shaohui Guo 1 , Qi Cao 1 , Huijie Tang 1 , Xingyu Pu 1 , Bingyu Gao 1 , Xuanhua Li 1, 2
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Interfaces in Sb2S3 thin-film solar cells strongly affect their open-circuit voltage (VOC) and power conversion efficiency (PCE). Finding an effective method of reducing the defects is a promising approach for increasing the VOC and PCE. Herein, the use of an inorganic salt SbCl3 is reported for post-treatment on Sb2S3 films for surface passivation. It is found that a thin SbCl3 layer could form on the Sb2S3 surface and produce higher efficiency cells by reducing the defects and suppressing nonradiative recombination. Through density functional theory calculations, it is found that the passivation of the Sb2S3 surface by SbCl3 occurs via the interactions of Sb and Cl in SbCl3 molecules with S and Sb in Sb2S3, respectively. As a result, incorporating the SbCl3 layer highly improves the VOC from 0.58 to 0.72 V; an average PCE of 6.9 ± 0.1% and a highest PCE of 7.1% are obtained with an area of 0.1 cm2. The achieved PCE is the highest value in the Sb2S3 planar solar cells. In addition, the incorporated SbCl3 layer also leads to good stability of Sb2S3 devices, by which 90% of the initial performance is maintained for 1080 h of storage under ambient humidity (85 ± 5% relative humidity) at room temperature.
中文翻译：
通过SbCl3界面层的表面钝化，在0.7 V的开路电压下进行溶液处理的Sb2S3平面薄膜太阳能电池，转换效率为6.9％。
Sb2S3薄膜太阳能电池中的界面会严重影响其开路电压（VOC）和功率转换效率（PCE）。寻找减少缺陷的有效方法是增加VOC和PCE的有前途的方法。在此，据报道使用无机盐SbCl 3在Sb 2 S 3膜上进行后表面钝化处理。发现可以通过减少缺陷和抑制非辐射重组而在Sb2S3表面上形成一层薄的SbCl3层，从而生产出更高效率的电池。通过密度泛函理论计算，发现SbCl3对Sb2S3表面的钝化作用是通过SbCl3分子中的Sb和Cl与Sb2S3中的Sb和Sb相互作用而发生的。结果，掺入SbCl 3层可以将VOC从0.58 V提高到0.72V。平均PCE为6.9±0。面积为0.1 cm2时，将获得1％的最高PCE和7.1％的最高PCE。达到的PCE是Sb2S3平面太阳能电池中的最高值。此外，掺入的SbCl3层还具有Sb2S3器件的良好稳定性，在室温下（环境湿度为85±5％）相对于1080 h的存储，可以保持90％的初始性能。
更新日期：2020-01-17
中文翻译：
通过SbCl3界面层的表面钝化，在0.7 V的开路电压下进行溶液处理的Sb2S3平面薄膜太阳能电池，转换效率为6.9％。
Sb2S3薄膜太阳能电池中的界面会严重影响其开路电压（VOC）和功率转换效率（PCE）。寻找减少缺陷的有效方法是增加VOC和PCE的有前途的方法。在此，据报道使用无机盐SbCl 3在Sb 2 S 3膜上进行后表面钝化处理。发现可以通过减少缺陷和抑制非辐射重组而在Sb2S3表面上形成一层薄的SbCl3层，从而生产出更高效率的电池。通过密度泛函理论计算，发现SbCl3对Sb2S3表面的钝化作用是通过SbCl3分子中的Sb和Cl与Sb2S3中的Sb和Sb相互作用而发生的。结果，掺入SbCl 3层可以将VOC从0.58 V提高到0.72V。平均PCE为6.9±0。面积为0.1 cm2时，将获得1％的最高PCE和7.1％的最高PCE。达到的PCE是Sb2S3平面太阳能电池中的最高值。此外，掺入的SbCl3层还具有Sb2S3器件的良好稳定性，在室温下（环境湿度为85±5％）相对于1080 h的存储，可以保持90％的初始性能。
京公网安备 11010802027423号