Reducing Parasitic Loss and Deep Defect Formation via Copper Doping Toward Highly Efficient Sb2Se3 Solar Cells

材料科学 兴奋剂 光电子学 纳米技术 冶金
作者
Anming Mo,Binxin Yang,Xionggang Lu,Yanjun Duan,Xiaoyang Liang,Zheng Zhang,Yingnan Guo,Zhiqiang Li
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:35 (20) 被引量:23
标识
DOI:10.1002/adfm.202420261
摘要

Abstract Antimony selenide (Sb 2 Se 3 ) has great potential as a light‐absorbing layer in thin‐film photovoltaics because of its excellent photoelectric properties and superior stability. Presently, high‐efficiency Sb 2 Se 3 solar cells use a heterojunction consisting of a p‐type Sb 2 Se 3 absorber and an n‐type CdS layer. The power conversion efficiency (PCE) of Sb 2 Se 3 solar cells is restricted by the low carrier concentration in the CdS layer, complex intrinsic deep defects of Sb 2 Se 3 , and unsuitable energy level band alignment in the junction. This paper presents a copper (Cu) doping strategy that achieves a synergistic doping effect, enabling controllable doping in both the n‐type CdS layer and p‐type Sb 2 Se 3 absorber. First, proper Cu doping significantly enhances the short‐wavelength transmittance of CdS films and increases their n‐type carrier concentration. The V bi in the CdS/Sb 2 Se 3 heterojunction improves from 521 to 751 mV. Second, a post‐annealing process is performed to facilitate Cu diffusion from the CdS layer to the Sb 2 Se 3 absorber. This approach successfully passivates intrinsic deep defect E2 and reduces the interfacial trap‐assisted nonradiative recombination losses. As a result, the Cu‐doped Sb 2 Se 3 /CdS solar cell presents a PCE of 10.23%, representing a 40% enhancement in PCE compared to the undoped CdS/Sb 2 Se 3 heterojunction device.
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