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近日，中国科学技术大学化学与材料科学学院的陈涛教授研究组在锑基薄膜光伏领域取得重要研究进展。研究小组围绕Sb2Se3太阳能电池开路电压损失严重这一关键瓶颈问题，提出了一种基于成分调控的载流子极性控制策略，在Sb2Se3吸收层内部构建p-n同质结结构，显著增强器件内建电场并有效抑制非辐射复合，实现了器件性能的协同提升。相关成果以“InternalhomojunctionSb2Se3solarcell”为题，发表于《自然·光子学》（naturephotonics）杂志上。

Sb2Se3作为一种新兴的薄膜光伏材料，具有近理想带隙（1.1–1.3 eV）、高吸收系数以及优异的热稳定性和化学稳定性，被认为是极具潜力的下一代光伏吸收层材料。然而，目前器件效率仍落后于CdTe和Cu(In,Ga)Se2等成熟技术，其中开路电压损失大是制约其性能提升的核心问题。这主要源于器件内部内建电场较弱，难以提供足够的载流子分离驱动力，同时吸收层体相及界面中存在大量深能级缺陷，导致严重的非辐射复合损失。

针对上述问题，研究团队发展了一种成分驱动的本征掺杂策略，通过在热蒸发过程中精确调控Se与Sb的化学势，实现了Sb2Se3薄膜导电类型在n型与p型之间的可控转变，并获得了超过1014cm-3的载流子浓度。在此基础上，团队采用顺序沉积方法，在吸收层内部构建了n型/p型Sb2Se3同质结结构。该内部同质结在器件中引入额外内建电场，拓宽耗尽区宽度，从而显著增强载流子分离能力，并有效降低缺陷态密度，抑制非辐射复合过程。

进一步地，研究团队结合密度泛函理论计算、超快光谱表征以及深度分辨模拟，对载流子动力学行为进行了系统研究。结果表明，该同质结结构在吸收层内部形成额外的内建电势梯度，显著加快载流子传输过程，并将复合损失降低超过一个数量级，从机理层面揭示了器件性能提升的内在原因。

基于上述结构设计，研究团队成功制备出高性能Sb2Se3太阳能电池，实现了10.15%的光电转换效率，并获得0.459 V的超低开路电压损失，达到了该体系的先进水平。该工作从载流子极性调控与内部结结构工程出发，为解决Sb2Se3太阳能电池电压损失问题提供了一条全新路径，也为锑基硫族化合物光伏材料的性能优化与器件设计提供了重要参考。

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