Ein Team um Professor Wang Mingtai und Professor Chen Chong vom Hefei Institute of Physical Science der Chinesischen Akademie der Wissenschaften hat erfolgreich eine neue Antimontrisulfid-Solarzelle mit einem photoelektrischen Umwandlungswirkungsgrad von 8,21 % entwickelt und damit einen neuen Leistungsrekord für diesen Solarzellentyp aufgestellt. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Advanced Energy Materials veröffentlicht.

Antimontrisulfid-Solarzellen gelten aufgrund ihrer reichhaltigen Materialreserven, ihrer Umweltfreundlichkeit und ihrer hervorragenden optoelektronischen Eigenschaften als vielversprechende Photovoltaik-Technologie. Um die Probleme der hohen Defektdichte und der Grenzflächenfehlanpassung bei der lösungsbasierten Herstellung zu lösen, entwickelte das Forschungsteam eine neue Methode zur volldimensionalen Defektpassivierung. Durch das Eindringen von abbaubarem Phenylethylammoniumiodid in amorphe Antimontrisulfid-Filme wird eine Strukturoptimierung erreicht.

Experimente haben gezeigt, dass die Vorbehandlung mit Phenylethylammoniumiodid nicht nur die Bildung spezifisch ausgerichteter Kristalle in Antimontrisulfidfilmen fördert, sondern auch die dualen Grenzflächenenergieniveaus durch Cadmium-Iod- und Antimon-Iod-Bindungen rekonstruiert. Das Forschungsteam stellte fest: „Die Infiltration von Phenylethylammoniumiodid erhöht die Trägerlebensdauer um das 3,7-fache und bestätigt damit einen wirksamen Mechanismus zur Defektunterdrückung.“ Diese Behandlung reduziert zudem die Oberflächenenergie des Cadmiumsulfidsubstrats, wodurch die aktive Schicht bevorzugt entlang bestimmter Kristallebenen wächst und so der Trägertransport verbessert wird.

Mithilfe der volldimensionalen Defektpassivierungstechnologie fertigte das Team schließlich eine Antimontrisulfid-Heteroübergangssolarzelle mit einem Wirkungsgrad von 8,21 % und stellte damit einen neuen Rekord für den höchsten Wirkungsgrad dieses Solarzellentyps auf. Diese Forschung setzt einen neuen Leistungsmaßstab für Antimontrisulfid-Solarzellen und ebnet den Weg für die Entwicklung hocheffizienter Dünnschicht-Photovoltaiktechnologie der nächsten Generation.

Der Durchbruch in der Effizienz der neuen Solarzelle auf Antimonbasis demonstriert das Anwendungspotenzial anorganischer Dünnschicht-Photovoltaikmaterialien und bietet eine neue Forschungsrichtung für die Entwicklung nachhaltiger Energietechnologien.

Weitere Informationen: Yang Wang et al., Eine volldimensionale Perkolationsstrategie in Kombination mit abbaubarem Polyimid (PEAI) ermöglicht Bulk-Heterojunction-Sb2S3-Solarzellen einen Wirkungsgrad von 8,21 %, Advanced Energy Materials (2025). Zeitschrifteninformationen: Advanced Energy Materials