Sb2(S,Se)3具有優異的光電特性，被認為是一種極具發展潛力的薄膜太陽能電池吸光材料。然而，當前大多數高效率的Sb2(S,Se)3太陽能電池均需要依賴金（Au）或Spiro-OMeTAD/Au作為背接觸材料。一方面昂貴的金大幅度增加了器件的製作成本，另一方面有機空穴傳輸層Spiro-OMeTAD中的鋰鹽新增劑易吸水，極大限制了器件的長期穩定性。因此，發展一種新型、高效、廉價、穩定的Sb2(S,Se)3太陽能電池背接材料迫在眉睫。
近期，福建師範大學陳桂林教授、陳水源教授團隊聯合武漢大學李建民副研究員，首次提出在Sb2(S,Se)3薄膜太陽能電池中引入鈦碳化物MXene (Ti3C2Tx)作為背電極，對應器件結構為FTO/CdS/ Sb2(S,Se)3/MXene。得益於其具有的高導電性、適中反射率和柔性薄片結構等特徵，基於MXene的Sb2(S,Se)3器件效能比傳統的碳電極和金電極分別高出153%和77%，有望取代傳統的碳和金電極。特別地，MXene豐富的末端基團賦予其可調的功函式以及在Sb2(S,Se)3與MXene之間形成了Sb-O化學橋鍵，這些均有效地抑制了背接觸介面的載流子複合、增強了電荷傳輸效率。基於此，獲得了迄今為止無空穴傳輸層Sb2(S,Se)3太陽能電池中的最高光電轉換效率8.29%。
該研究成果以《High-Efficiency Sb2(S,Se)3 Solar Cells with New Hole Transport Layer-free Back Architecture via 2D Titanium-carbide MXene》為題發表於學術期刊《Advanced Functional Materials》上（IF=18.8）。該論文福建師範大學為第一單位，李虎碩士研究生為第一作者，陳桂林教授、陳水源教授和武漢大學李建民副研究員為共同通訊作者。該研究工作得到國家自然科學基金、福建省自然科學基金和福建師範大學寶琛人才計劃等專案資助。
來源：福建師範大學
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https://doi.org/10.1002/adfm.202110335
