Estrategia de cristalización asistida por líquido iónico para la regulación simultánea de la microestructura y los...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de Materiales
• Química de Estado Sólido
• Fotovoltaica

Sus antecedentes:

• El sulfoselenuro de antimonio (Sb2(S,Se)3) es un material prometedor para células solares de alta eficiencia.
• Controlar su microestructura y propiedades electrónicas durante la cristalización es crucial pero desafiante.
• Los defectos y la no estequiometría a menudo limitan el rendimiento del dispositivo.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un enfoque de cristalización factible para absorbentes de Sb2(S,Se)3.
• Mejorar simultáneamente la microestructura y reducir los estados de trampa utilizando líquidos iónicos.
• Mejorar la eficiencia de las células solares de Sb2(S,Se)3.

Principales métodos:

• Se utilizaron líquidos iónicos (IL) con aniones haluro (Cl-, Br-, I-) y cationes [BMIM]+ para regular la cristalización de Sb2(S,Se)3.
• Se empleó [BMIM]Br para crear un microambiente líquido, acelerando la transferencia de masa y promoviendo el crecimiento de grano de tamaño micrométrico.
• Se investigó el efecto de los IL en la composición de la película, la transformación de defectos y la orientación del cristal.

Principales resultados:

• El [BMIM]Br indujo granos de tamaño micrométrico y promovió el crecimiento orientado a [211].
• La pérdida de S y Se inhibida condujo a películas de Sb2(S,Se)3 casi estequiométricas con una mayor concentración de huecos y una alineación de banda optimizada.
• Transformó los defectos antisitios de SbS en defectos de vacancia de VSe2, suprimiendo significativamente la recombinación no radiativa.

Conclusiones:

• Las células solares de Sb2(S,Se)3 moduladas por [BMIM]Br alcanzaron una eficiencia récord de 10.89% y un factor de forma de 72.74%.
• Esta estrategia aborda eficazmente los desafíos clave en el desarrollo de células solares de Sb2(S,Se)3.
• El uso de IL ofrece una vía prometedora para avanzar en la fotovoltaica basada en Sb2(S,Se)3.