今日Nat. Photon.: 高效超薄太阳能电池，实现高达9.17%的记录效率和8.85%的认证效率

第一作者：Yongjie Wang

通讯作者：Gerasimos Konstantatos

通讯单位：西班牙光子科学研究所（ICFO）

半导体的强光吸收特性是许多光电和光伏应用的一个非常理想的特性。半导体吸收器的最佳厚度主要由吸收系数决定。到目前为止，这个参数被认为是一种基本的材料特性，实现更薄的光伏电池依赖于增加复杂性和成本的光阱结构。今日，Yongjie Wang及其合作者证明通过无序阳离子工程可大幅度提升三元硫族半导体吸收性能，并实现高达9.17%的记录效率和8.85%的认证效率。

【主要内容】

高性能、轻量化、低成本、环保的太阳能电池一直是光伏领域长期追求的目标。超薄太阳能电池可以减少材料消耗和制造需求，直接降低成本。目前，高性能的超薄太阳能电池主要是通过不同的陷光策略来实现的，这些陷光策略是用来补偿超薄吸收层因吸收不完全而导致的短路电流降。然而，光学结构的使用增加了非辐射重组，并使制造过程复杂化，为低成本、高效率的器件带来了额外的障碍。

鉴于此，第一作者Yongjie Wang及其合作者报道了一种通过调制多元半导体中阳离子无序均匀性提高吸收系数和光伏器件效率的方法。无序化阳离子工程的AgBiS₂胶体纳米晶体提供了比其他光伏材料更高的吸收系数，使高效的极薄吸收光伏器件成为可能。在温和退火条件下，三元AgBiS₂ NC的吸收系数可以通过离子无序均匀化得到增强。在退火后的AgBi_S2 NC膜中获得了超高的吸收系数，30 nm的NC膜计算的SLME超过26%。结合从头计算、XRD、HRTEM和XPS测量进一步证实了阳离子构型的转变。利用超吸收AgBiS₂纳米碳素制备了超薄太阳能电池。获得了27 mA cm⁻²的高J_sc和高达9.17%的记录效率，并获得了美国Newport公司8.85%的独立认证。这不仅证明了超薄AgBiS₂ NC太阳能电池具有可溶液处理、符合有害物质限制(RoHS)的潜力，也证明了原子构型工程在多元系统中的重要性

Fig. 1 | Absorption enhancement via cation disorder homogenization.

Fig. 2 | Absorption coefficients and optical modelling.

Fig. 3 | Characterization of cation configuration transition.

Fig. 4 | ultrathin AgBiS₂ NC solar cells.

文献信息：

Yongjie Wang, Seán R. Kavanagh, Ignasi Burgués-Ceballos et al. Cation disorder engineering yields AgBiS₂ nanocrystals with enhanced optical absorption for efficient ultrathin solar cells. Nature Photonics (2022).

https://doi.org/10.1038/ s41566-021-00950-4