近日，華中科技大學武漢光電國家實驗室（籌）唐江課題組探索了以氧化鈦（TiO2）為緩沖層的頂襯結構的Sb2Se3薄膜太陽能電池，作者采用高通量的實驗策略，在短時間內確定了影響器件性能的關鍵因素，極大地加速了工藝的優化進程，并最終獲得了5.6%的器件效率。高通量是一種先進高效的實驗策略，可在不增加實驗成本和時間的條件下，獲得更多的實驗結果。用于制備TiO2的噴涂法易與高通量的實驗策略結合，作者基于此設計了一系列實驗，迅速確定了TiO2層的最佳厚度及退火溫度，并指出TiO2的氧空位（VO）是引起界面復合進而限制器件性能的主要原因。由于不同的緩沖層（如CdS和TiO2）對應的吸光層的厚度一般不同，為優化Sb2Se3層的厚度，作者選用了一臺內部溫度場不均勻的管式爐，采用快速熱蒸發法制備Sb2Se3層，結合高通量的實驗策略，找出了Sb2Se3層的最佳厚度，獲得了4.9%的器件效率。最后，通過硫化銨（(NH4)2S）溶液的背表面清洗處理，去除了TiO2/Sb2Se3電池背表面的硒（Se）單質和氧化銻（Sb2O3），將器件效率優化到了5.6%，約為此前報道的兩倍。除此之外，由此制備的太陽能電池還表現出了良好的濕熱和光照穩定性。
高通量的實驗策略不僅為開發高性能Sb2Se3薄膜太陽能電池提供了新思路，也可應用于其它新型薄膜光伏材料，如硫化亞錫（SnS）、硒化鍺（GeSe）、硫化銻（Sb2S3）和銅銻硒（CuSbSe2）等，為進一步推動該領域的發展開辟了新的途徑。
相關論文在線發表在Advanced Energy Materials（DOI: 10.1002/aenm.201700866）上。
