合肥工业大学周儒课题组APL：无电荷传输层的三明治结构硫化锑室内光伏电池

第一作者：武文韬

通讯作者：周儒

单位：合肥工业大学

随着物联网（IoT）技术爆发，预计 2027 年全球 IoT 设备将达 410 亿台，传统电池频繁更换的痛点亟待解决。室内光伏因能将 WLED 等弱光转化为电能，成为延长设备寿命、降低维护成本的关键技术。Sb₂S₃凭借 1.7-2.0 eV 理想带隙、10⁵ cm⁻¹ 高可见光吸收系数及环境友好特性，是室内光伏的优选材料，但其传统器件却受限于两大瓶颈：一是依赖有毒的 CdS 电子传输层，不仅存在环保风险，还会引发短波长寄生吸收；二是采用昂贵且易氧化的 Spiro-OMeTAD 空穴传输层，既推高成本又影响稳定性。因此，亟需优化设计器件结构，制备高效、低成本、长寿命Sb₂S₃室内光伏器件。

近期，合肥工业大学电气与自动化工程学院周儒教授课题组在硫化锑室内光伏领域取得突破性进展。工作首次提出一种无电荷传输层（CTL-free）的简化三明治器件结构——FTO/Sb₂S₃/Au。相关研究成果以 “Sb₂S₃indoor photovoltaics with a charge-transport-layer-free sandwich-structure” 为题，发表于Applied Physics Letters。

该工作提出一种无电荷传输层（CTL-free）的简化三明治结构——FTO/Sb₂S₃/Au，并开发种子介导两步近空间升华（CSS） 技术：先低温沉积非晶Sb₂S₃种子层，再进行主体薄膜沉积。这一策略成功制备出高质量 Sb₂S₃薄膜，不仅实现优先 [hk1] 晶向生长，晶粒尺寸从一步法的 180-380 nm 增至 350-600 nm，表面粗糙度也从 24.8 nm 降至 17.6 nm，大幅减少界面与体缺陷，为载流子高效传输奠定基础。在 3000K 1000 lux WLED 辐照下，该CTL-free 器件光电转换效率（PCE）为5.24%；其外量子效率（EQE）在 350-520 nm 短波长区间显著优于传统含 CdS 器件，正是因为消除了 CdS 的寄生吸收。其未封装器件在室温、15% 湿度下暴露两个月，仍能保留 94.5% 的初始效率，这表面CTL-free器件优异的稳定性。这项研究不仅验证了无电荷传输层Sb₂S₃电池的可行性，更以全真空工艺、无毒全无机材料、器件优良性能，展现出锑基硫属化合物光伏器件在室内应用广阔前景。

合肥工业大学电气与自动化工程学院周儒教授课题组现有教授1名、副教授2人、讲师1人。团队依托教育部光伏系统工程中心成立“先进光伏技术研究所”,围绕新能源产业发展，重点开展高效率、低成本、环境友好的下一代光伏技术基础与应用研究，并已建立完善的薄膜太阳能电池制造工艺路线与器件性能检测平台。课题组注重前沿交叉科学研究，近三年专注于面向自驱动物联网应用的先进室内光伏。承担国家自然科学基金面上项目/国际合作交流/区域联合基金、安徽省自然科学基金、企业委托项目等科研项目20余项；在Light: Science & Applications、Advanced Materials、Advanced Energy Materials等国际学术期刊发表SCI论文100余篇；获授权发明专利20余项。课题组与国内外多家科研结构和企业建立良好合作关系，包括英国牛津大学、美国华盛顿大学、新加坡南洋理工大学、中国科学技术大学等。

因工作需要，课题组拟招聘光伏新能源方向青年教师/博士后。要求学科背景：材料学、物理学、电气工程和光学等。按照合肥工业大学政策统一要求，根据应聘者经历及业绩，提供具有竞争力的薪酬和科研启动专项经费（具体信息参考合肥工业大学人事处人才招聘公告https://rcb.hfut.edu.cn/2021/0123/c4181a250652/page.htm）。博士后待遇：正常聘期2年，A类年薪40万元/年（具有优秀学术背景和科研能力学术成果突出）；B类年薪30万元/年（具有扎实的专业基础和较好科研潜力）。另外，学院提供配套支持津贴10万元/年（详见电气与自动化工程学院招聘公告https://ea.hfut.edu.cn/info/1081/3420.htm）。科研启动费≥5万元。在站期间获“尚新”博士后特别津贴者，可申请教职岗位；获一等及以上资助者，可按优先通道申请教职岗位。注：“尚新”博后特别津贴（具体参考合肥工业大学博士后管理办法https://rsc.hfut.edu.cn/2024/0624/c11787a304983/page.htm）：特等资助（30万元，税前）；一等资助（16万元，税前）；二等资助（8万元，税前）。请有意者发送个人简历 (包括个人基本情况、教育和科研经历、代表性研究成果等)至邮箱zhouru@hfut.edu.cn。