先进材料与精细光谱团队在光伏材料光学特性研究方面取得新进展

近期，我院先进材料与精细光谱团队在光伏材料光学特性研究方面取得新进展，相关工作“Exciton properties of Sb₂Se₃grown in different arrays”以河北大学为第一单位在线发表在《Journal of Alloys and Compounds》，硕士研究生郑洪和谭丽为论文的共同第一作者，王颖，李志强和李晓莉老师为共同通讯作者。

硒化锑（Sb₂Se₃）作为热门研究材料，其光电性质与晶体取向密切相关。在该项研究中，团队采用10-300K的低温光致发光光谱，深入探究了三种不同形貌Sb₂Se₃的激子性质。这三种样品分别为[hkl]取向的纳米棒状Sb₂Se₃（VN-Sb₂Se₃）、晶粒状Sb₂Se₃（VG-Sb₂Se₃）和[hk0]取向的平面Sb₂Se₃（H-Sb₂Se₃）。研究结果表明，所测样品的光致发光光谱均呈现出三个特征峰，按照能量从高到低依次命名为PL1、PL2和PL3。其中，PL1峰位与Sb₂Se₃的带隙较为接近，可归因于带边激子的跃迁过程；而PL2和PL3峰则与材料中的缺陷相关。温度升高时，三个样品的PL2峰均在100K猝灭，表明PL2可能来自浅能级缺陷（如Sb空位），而PL3更倾向于深能级缺陷。此外，VG-Sb₂Se₃的PL3峰表现不明显，而VN-Sb₂Se₃的PL1强度在低温区域出现了异常增强的现象，是由于VN-Sb₂Se₃内部较高的局域化程度所引发的激子再填充过程所致，该现象在H-Sb₂Se₃中也有轻微体现。该结果表明VG-Sb₂Se₃相较于H-Sb₂Se₃和VN-Sb₂Se₃，可能具有更为优异的结晶质量和光学性质。目前，Sb₂Se₃广泛应用于光电和光伏器件，尤其是太阳能电池吸收材料。本研究通过光学手段，深入地揭示了Sb₂Se₃在不同阵列结构下的激子特性，为解决Sb₂Se₃在实际应用中面临的局限性提供了至关重要的物理机制层面的见解。

此项研究工作得到了河北省光电信息材料实验室基金项目、河北省自然科学基金等多项基金的大力支持。该研究成果不仅是院级共享平台的成果，更是学院内不同团队紧密合作、协同创新的重要体现，对于推动光学检测技术在材料研究领域的发展具有积极意义。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2024.178277。