Kürzlich enthüllte ein Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Chen Tao von der University of Science and Technology of China (USTC) der Chinese Academy of Sciences (CAS) die Entstehung und Entwicklung des Punktdefekts von Antimonselenosulfid. Diese Arbeit wurde veröffentlicht in Fortgeschrittene Werkstoffe.
Antimonselenosulfid, dh Sb2(S,Se)3, zeichnet sich durch große Stabilität, keinen Einschluss seltener oder toxischer Elemente, hervorragende photovoltaische Eigenschaften und geringe Kosten aus, was es zu einem idealen photovoltaischen Material macht. Aufgrund der quasi eindimensionalen Struktur und des hohen Extinktionskoeffizienten des Materials hat es einzigartige Vorteile in Bereichen wie ultraleichten Geräten, tragbaren Stromquellen oder gebäudeintegrierter Photovoltaik.
Um die Leistung von Geräten zu verbessern, ist es notwendig, die grundlegenden Eigenschaften dieses neuen photovoltaischen Materials zu verstehen. Das Forschungsteam konzentrierte sich auf den Punktdefekt von Antimonselenosulfid. Sie verwendeten optische Deep-Level-Transientenspektroskopie (O-DLTS), um die Eigenschaften des temperaturgesteuerten Defekts von Antimonselenosulfid zu erkennen. Die Forscher untersuchten dann die Variation der Materialzusammensetzung während des Glühens, um die Bildung und Entwicklung des Punktdefekts aufzudecken.
Die anfängliche hydrothermale Abscheidung führt zur Bildung von Punktdefekten mit hoher Bildungsenergie, die laut den Forschern das Ergebnis einer zufälligen Abscheidung von Ionen war, die unter hydrothermalen Bedingungen angetrieben wurden. Das Nachglühen und die Dünnfilmkristallisation führten zum Verlust von Schwefel- und Selen-Anionen sowie zum Fehlstellenbildungsdefekt (VS(e)). Da die Bildungsenergie von Kationen/Anionen-Inversionsdefekten relativ niedrig ist, würden Antimonionen übertragen und Anionenleerstellen füllen, wodurch schließlich der SbS(e)-Inversionsdefekt gebildet wird.
Die Studie vertieft das Verständnis der Bildung und Entwicklung von Punktdefekten von Antimonselenosulfid und bietet eine neue Methode zur Untersuchung solcher Prozesse. Es bietet auch eine Anleitung zum Entwerfen von Methoden zur Herstellung von Filmen und zur Verhinderung der Bildung von Punktdefekten auf tiefer Ebene.
Mehr Informationen:
Bo Che et al, Thermisch getriebene Punktdefekttransformation in Antimon-Selenosulfid-Photovoltaikmaterialien, Fortgeschrittene Werkstoffe (2022). DOI: 10.1002/adma.202208564
Bereitgestellt von der University of Science and Technology of China