福建师范大学陈桂林AFM：蒸汽压介导退火策略实现垂直取向三方相硒薄膜，助力高效太阳能电池

硒作为最古老的光伏材料，近年来因其三方相（t-Se）具有宽禁带、高稳定性与无毒性而重获研究关注。然而，其典型的低维晶体取向（硒链平行于基底）导致强各向异性载流子输运，从根本上制约了器件性能。

本文福建师范大学陈桂林等人报道一种蒸汽压介导的退火策略——双鞘退火（DSA），通过在精准控制的高硒蒸汽压下对非晶硒膜进行重结晶，引导表面再蒸发-再沉积过程，诱导出一种全新的自上而下生长模式。该方法成功制备出以垂直[101]取向为主晶向的t-Se薄膜，这种织构有利于纵向电荷高效输运。所得薄膜晶粒大而光滑，进一步通过库仑力与二维MXene空穴传输层实现强耦合。构建的FTO/TiO₂/t-Se/MXene太阳能电池冠军效率达6.5%，超越传统退火器件33.74%，并优于金电极参考器件11.11%。

本工作确立了蒸汽压控制作为一种强大且普适的热力学杠杆，用于调控低维半导体薄膜晶体取向，实现高性能光电子器件。

研究亮点：

1. 首创双鞘退火（DSA）策略：利用高硒蒸汽压抑制薄膜高温再蒸发，并诱导硒链垂直[101]取向生长，从根本上解决了传统退火中硒链平行基底导致的载流子输运瓶颈。

2. MXene首作非贵金属背电极：首次将二维MXene（Ti₃C₂Tₓ）作为背接触材料引入硒太阳能电池，构筑全无机FTO/TiO₂/t-Se/MXene器件，实现6.5%效率，刷新非贵金属电极硒电池效率纪录。

3. 兼具高效、稳定与室内光伏潜力：器件在1000小时连续光照下仍保持90%以上初始效率；在1000 lux LED照明下室内效率达12.22%，彰显宽禁带硒在叠层顶电池与室内光伏中的广阔前景。

Y.-S. Xia, H. Li, S. Chen, et al. “ A Vapor Pressure-Mediated Annealing Strategy for Vertically Oriented Trigonal Selenium Films Enabling Efficient Solar Cells.” Advanced Functional Materials (2026): e74418.

https://doi.org/10.1002/adfm.74418

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