Sulfur Vacancies Limit the Open-Circuit Voltage of Sb2S3 Solar Cells

能量转换效率 限制 开路电压 串联 太阳能电池 材料科学 光电子学 重组 硫黄 空位缺陷 硫化物 电压 化学 物理 凝聚态物理 工程类 复合材料 基因 冶金 机械工程 量子力学 生物化学
作者
Xinwei Wang,Seán R. Kavanagh,Aron Walsh
出处
期刊:ACS energy letters [American Chemical Society]
卷期号:10 (1): 161-167 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acsenergylett.4c02722
摘要

Antimony sulfide (Sb2S3) is a promising candidate as an absorber layer for single-junction solar cells and the top subcell in tandem solar cells. However, the power conversion efficiency of Sb2S3-based solar cells has remained stagnant over the past decade, largely due to trap-assisted nonradiative recombination. Here we assess the trap-limited conversion efficiency of Sb2S3 by investigating nonradiative carrier capture rates for intrinsic point defects using first-principles calculations and Sah–Shockley statistics. Our results show that sulfur vacancies act as effective recombination centers, limiting the maximum light-to-electricity efficiency of Sb2S3 to 16%. The equilibrium concentrations of sulfur vacancies remain relatively high, regardless of growth conditions, indicating the intrinsic limitations imposed by these vacancies on the performance of Sb2S3.
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