Nat Energy：硫化钠调控水热反应动力学实现认证效率10.7%的Sb₂(S,Se)₃太阳能电池

锑硫硒（Sb₂(S,Se)₃）因其优异的光电特性、高吸收系数和材料可获得性，成为新一代光伏材料的潜力候选者。水热沉积技术推动了该领域发展，但对反应机理的认识仍有限，常导致吸收层内价带最大值梯度不理想及深层缺陷浓度高。

本文中国科学技术大学陈涛、新南威尔士大学Jialiang Huang、Chen Qian和郝晓静等人在前驱体溶液中引入硫化钠作为添加剂以调控反应动力学。该策略实现了更均匀的深度依赖元素分布，平抑了不利的价带梯度，并抑制了深层缺陷的形成。我们显著提升了Sb₂(S,Se)₃材料质量，实现了11.02%的功率转换效率，认证效率达10.7±0.37%。本工作推动了Sb₂(S,Se)₃太阳能电池的效率进展，并为优化该体系的水热合成提供了重要见解。

研究亮点：

1. 反应动力学精准调控：首次揭示水热合成Sb₂(S,Se)₃过程中硒脲与硫代硫酸钠形成SeSO₃²⁻中间体的反应路径，并通过引入Na₂S缓冲pH、延缓硒释放，实现反应速率的平稳控制。

2. 组分与能带均匀化：Na₂S的添加使S/Se纵向分布均匀，消除了原有深度方向的价带梯度（VBM梯度），提升了空穴传输效率，短路电流密度Jsc显著提升至24.96 mA cm⁻²。

3. 深层缺陷有效抑制：缓慢平稳的反应动力学促进了晶格有序生长，大幅降低了硫空位（V_S）和Sb_S反位缺陷等深层缺陷密度，载流子浓度提升近3倍，器件填充因子FF提高至69.02%。

Qian, C., Sun, K., Huang, J. et al. Regulation of hydrothermal reaction kinetics with sodium sulfide for certified 10.7% efficiency Sb2(S,Se)3 solar cells. Nat Energy (2026).

https://doi.org/10.1038/s41560-025-01952-0

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