近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)陳濤教授、朱長飛教授團隊，與新南威爾士大學(xué)的Xiaojing Hao教授等合作，發(fā)展了水熱沉積法制備硒硫化銻(Sb2(S,Se)3)半導(dǎo)體薄膜材料并將其應(yīng)用到太陽能電池中，實現(xiàn)了光電轉(zhuǎn)換效率10%的突破。該成果以“Hydrothermal deposition of antimony selenosulfide thin films enables solar cells with 10% efficiency”為題發(fā)表在Nature Energy。

硒硫化銻，其化學(xué)式為Sb2(S,Se)3，是近年來在光伏領(lǐng)域應(yīng)用的一種新興光伏材料，其帶隙在1.1-1.7 eV范圍內(nèi)可調(diào)，滿足最佳的太陽光譜匹配。同時，Sb2(S,Se)3具有較高的吸收系數(shù)，五百納米左右厚度的薄膜即能達到最佳吸收；因此，在超輕、便攜式發(fā)電器件方面也具有潛在的應(yīng)用。

鑒于Sb2(S,Se)3具有良好的穩(wěn)定性和豐富元素儲量，光電轉(zhuǎn)換效率的進一步提升有望推進應(yīng)用。本文發(fā)展的水熱沉積法在超臨界的狀態(tài)下水熱沉積過可以生成致密、平整且橫向元素分布均勻的光吸收薄膜，從而有利于載流子的傳輸，結(jié)合光吸收、陰陽離子比例的調(diào)控以及點缺陷的控制，最終實現(xiàn)了光電轉(zhuǎn)換效率的突破。從材料制備的角度來看，本文發(fā)展的水熱沉積法是一種簡便、低成本的薄膜制備方法。

Nature Energy審稿人給予該工作高度的評價，認為這是一個里程碑的效率（“This paper presents a landmark efficiency value for Sb2(S,Se)3 solar cells breaking the 10% barrier”），為硒硫化銻太陽能電池的發(fā)展帶來新的曙光（“This achievement sheds new light on the investigation and application of Sb2(S,Se)3 …”）。

論文的共同第一作者是中國科大化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院的博士后唐榮風(fēng)、博士生王小敏和連偉濤。我校朱長飛教授、新南威爾士大學(xué)的Xiaojing Hao教授，我校陳濤教授為該論文的共同通訊作者。合作者還包括我校楊上峰教授、澳門大學(xué)邢貴川教授以及華東師范大學(xué)陳時友教授等。

該項研究得到了科技部、國家自然科學(xué)基金委、合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心的支持。