华中科技大学宋海胜AEM：采用双齿添加剂策略的双端Sb₂S₃/PbS量子点串联太阳能电池实现超过12%的认证效率

作为宽带隙光吸收材料，硫化锑（Sb₂S₃）被认为是串联光伏器件中顶部电池的理想候选材料之一。然而，由于Sb₂S₃单结器件性能有限，基于Sb₂S₃的双端（2T）串联太阳能电池的发展相对缓慢。复杂的深缺陷使得高质量Sb₂S₃薄膜的生长对其单结和串联器件的性能至关重要。

本研究华中科技大学宋海胜等人在 precursor 溶液中引入了一种双齿耦合小分子添加剂——硫代乙醇酸钠（ST），以调控成核和生长过程。实验结果表明，ST通过-SH和-COO⁻配体与Sb³⁺形成协同络合物，有效抑制了 precursor 溶液中的均相成核，并稳定了Sb₂S₃薄膜的生长过程。

最终，ST调控的Sb₂S₃（ST-Sb₂S₃）实现了8.36%的冠军功率转换效率（PCE），相应的Sb₂S₃/PbS量子点（PbS-QDs）2T串联器件获得了12.09%的认证效率，创下了当前Sb₂S₃基串联器件的最高纪录。

文章亮点

1. 创新添加剂策略：通过双齿配体硫代乙醇酸钠（ST）调控Sb₂S₃薄膜生长，显著抑制缺陷形成，提升薄膜质量和器件性能。

2. 高效串联器件：ST-Sb₂S₃单结太阳能电池效率达8.36%，与PbS-QDs结合的2T串联器件认证效率突破12.09%，创下新纪录。

3. 机理深入研究：通过多种表征手段揭示了ST如何通过配位作用稳定Sb³⁺释放，优化能带对齐，从而减少非辐射复合。

A. Ke, S. Ali, R. Gao, et al. “ Two-Terminal Sb2S3/PbS-QDs Tandem Solar Cells with Over 12% Certificated Efficiency Utilizing Bidentate Additive Strategy.” Adv. Energy Mater. (2025): e03358.

https://doi.org/10.1002/aenm.202503358

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