近日，微电子学院陈俊伟副教授、许俊教授联合苏州大学李亮教授在硒硫化锑（Sb₂(S,Se)₃）光电转换器件研究中取得新进展。研究团队创新性提出顺序硫-硒离子梯度工程（SIGE）策略来调控Sb₂(S,Se)₃薄膜的能带结构与缺陷密度，成功制备出高性能的Sb₂(S,Se)₃光电转换器件，为金属硫族化合物光电器件的发展提供了新思路。相关研究成果发表在国际著名学术期刊《Journal of Energy Chemistry》上。

图1.SIGE策略对Sb₂(S,Se)₃薄膜缺陷钝化、作用机制与光伏器件性能的影响

Sb₂(S,Se)₃作为新一代光吸收半导体材料，具有原料丰富、环境友好、制备成本低、光吸收系数高（>10⁵·cm^-1）及带隙可调（1.1–1.7 eV）等优势，展现出良好的应用前景。然而，采用水热法制备的Sb₂(S,Se)₃薄膜通常面临纵向阴离子（例如，S^2-/Se^2-离子）分布不均匀、深能级缺陷较多等问题，限制了载流子的有效传输与器件性能的进一步提升。传统的后硒化热处理工艺不仅依赖复杂设备与高温环境，且硒蒸气浓度难以均匀调控，易引起Se/S比例失衡、晶界损伤及界面空隙等问题，成为制约器件性能突破的关键瓶颈。

为克服上述困难和挑战，研究团队开发了一种新型的顺序硫-硒离子梯度工程策略。该策略采用“先优先硫离子掺入、后受控硒离子注入”的分步调控模式，在原子尺度上同步实现了能带结构优化与关键缺陷钝化，同时保持了Sb₂(S,Se)₃薄膜的结构完整性。采用SIGE策略优化的Sb₂(S,Se)₃光电器件，实现了10.84%的光电转换效率与0.584V的开路电压（V_oc）。其中，0.584V是目前公开报道的基于硒代硫酸钠体系Sb₂(S,Se)₃器件的最高V_oc值。该研究建立了一种可顺序调控阴离子梯度、协同实现缺陷钝化与界面优化的研究框架，为深入理解并进一步提升金属硫族化合物光电转换器件的效率提供了新的方法论支持与技术路径。

图2.Sb₂(S,Se)₃薄膜的元素分布、微观结构及Se/Sb原子比变化趋势

图3.Sb₂(S,Se)₃薄膜的DLTS缺陷分析（种类与能级）及相关光谱表征

上述研究工作得到了国家自然科学基金、安徽省自然科学基金等项目支持，得到了合肥工业大学分析测试中心电镜平台的支持。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095495626000719?via%3Dihub.

（王义超/文、图 李正星/审核）

责任编辑：卫婷婷