太阳能具有分布范围广、可持续、无污染等特点。利用太阳能电池将太阳能转换为电能是当前解决环境污染、减少化石能源使用的可行方式之一。近年来，虽然单结太阳能电池的光电转换效率得到迅速提升，但光电转换效率一直被单结太阳能电池效率极限，即Shockley–Queisser limit(SQ-limit)所限制。

为了进一步提升阳能电池的光电转换效率以及克服SQ-limit，此工作以group-ⅢA(Al,Ga,In)元素掺杂硫族化合物BaSnS₂作为中间带太阳能电池吸收材料。研究发现，大浓度掺杂后，掺杂样品的电子结构中均有半满、离散的中间带产生（图1），并且中间带的引入使材料的光吸收性能得到提升（图2（a））。由于光吸收的增加，在1个太阳光的照射下，Al, Ga, In以25%的掺杂浓度的理论效率分别高达39.0%，44.3%和39.7% (图2（b）)。因此，Group-ⅢA(Al,Ga,In)元素掺杂BaSnS₂可作为高效的中间带太阳能电池吸收材料。该工作以物理科学与工程技术学院为第一单位近期正式发表在 Physical Chemistry Chemical Physics上。

图1：纯净BaSnS₂ (a)和Group-ШA(Al,Ga,In) 元素（b-d）掺杂在Sn位的能带结构

图2:纯净BaSnS₂和以12.5%及25%的Al,Ga,In掺杂在Sn位的光吸收系数（a）和1个太阳光下的光吸收效率（b）

论文作者：薛阳（博士生），林常青（博士生），钟建成（硕士生），黄丹（通讯作者，广西大学），Clas Persson （通讯作者，University of Oslo and KTH）

论文题目：Group-IIIA element doped BaSnS₂ as a high efficiency absorber for intermediate band solar cell from a first-principles insight.

期刊信息：Phys. Chem. Chem. Phys., 26 (2024) 8380-8389.

论文链接：https://doi.org/10.1039/D3CP05824G.