硒化锑（Sb2Se3）由于具有合适的带隙、较大的消光系数、良好的载流子迁移率和较长的少子寿命等特点，在太阳能电池领域获得了广泛关注和深入研究。而目前报道的研究主要采用硫化镉（CdS）作为缓冲层，虽然取得了较好的效率进展，但CdS剧毒，且由于镉（Cd）易扩散至吸收层导致器件稳定性不佳。这些问题极大程度上制约了其未来产业化的发展。因此，探寻无毒且高稳定的缓冲层材料具有十足的意义。
近日，华中科技大学武汉光电国家实验室（筹）唐江课题组探索了以氧化钛（TiO2）为缓冲层的顶衬结构的Sb2Se3薄膜太阳能电池，作者采用高通量的实验策略，在短时间内确定了影响器件性能的关键因素，极大地加速了工艺的优化进程，并最终获得了5.6%的器件效率。高通量是一种先进高效的实验策略，可在不增加实验成本和时间的条件下，获得更多的实验结果。用于制备TiO2的喷涂法易与高通量的实验策略结合，作者基于此设计了一系列实验，迅速确定了TiO2层的最佳厚度及退火温度，并指出TiO2的氧空位（VO）是引起界面复合进而限制器件性能的主要原因。由于不同的缓冲层（如CdS和TiO2）对应的吸光层的厚度一般不同，为优化Sb2Se3层的厚度，作者选用了一台内部温度场不均匀的管式炉，采用快速热蒸发法制备Sb2Se3层，结合高通量的实验策略，找出了Sb2Se3层的最佳厚度，获得了4.9%的器件效率。最后，通过硫化铵（(NH4)2S）溶液的背表面清洗处理，去除了TiO2/Sb2Se3电池背表面的硒（Se）单质和氧化锑（Sb2O3），将器件效率优化到了5.6%，约为此前报道的两倍。除此之外，由此制备的太阳能电池还表现出了良好的湿热和光照稳定性。
高通量的实验策略不仅为开发高性能Sb2Se3薄膜太阳能电池提供了新思路，也可应用于其它新型薄膜光伏材料，如硫化亚锡（SnS）、硒化锗（GeSe）、硫化锑（Sb2S3）和铜锑硒（CuSbSe2）等，为进一步推动该领域的发展开辟了新的途径。
相关论文在线发表在Advanced Energy Materials（DOI: 10.1002/aenm.201700866）上。
效率超过14%的直接溅镀铜铟镓硒吸收层并搭配碱金属后退火处理之薄膜太阳能电池
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