室内光伏电池可吸收室内环境中低强度光而输出微瓦到毫瓦的电能，被公认为是驱动低功耗物联网无线终端传感器的最佳供电方式之一。三方硒 (t-Se) 具有较宽带隙 (~1.9 eV)，使其吸收光谱与室内光源发射光谱完美匹配，使得 t-Se 室内光伏电池 Shockley-Queisser (S-Q) 效率极限高达 55% 。同时， Se 还具有绿色无毒、稳定性强、价格低廉等优势，使其成为理想的室内光伏吸收层材料。目前 t-Se 室内光伏电池的最高光电转换效率已达 20.1% ，已成为光伏领域新的研究热点。然而，关于 t-Se 缺陷性质方面的系统研究目前仍较为匮乏，制约了其效率的进一步提升。近日，武汉纺织大学李宗宝教授和中国科学院化学研究所薛丁江研究员等通过第一性原理，系统研究了 t-Se 的缺陷性质，揭示了 t-Se 因其独特价带顶反键轨道导致的缺陷容忍及缺陷自愈合特性。- Figure 1. t-Se 的缺陷容忍及自愈合特性
该工作深入研究了一维链状 t-Se 的两类点缺陷：Se 空位缺陷和 Se 间位缺陷。研究发现， t-Se 具有类钙钛矿电子结构，其价带顶包含反键轨道，从而使得 t-Se 中形成能较低的 Se 空位缺陷能级靠近价带顶，成为浅缺陷能级，进而赋予 t-Se 具有类钙钛矿的缺陷容忍特性。此外， t-Se 的一维链状结构使得 Se 空位缺陷沿链内方向迁移时，具有较低的迁移活化能 (0.503 eV)，赋予其高的迁移速率（室温时为 3.55 × 10⁴ s⁻¹)。这一特性使得在室温条件下，Se 空位缺陷能够从链内迁移至链端，从而展现出独特的缺陷自愈合特性，为构筑高性能 Se 光伏器件提供了先天优势。基于上述研究结果，作者推测，当前 Se 光伏器件中的缺陷复合损失应主要来源于多晶膜中的晶界缺陷复合损失或不同功能层之间的界面缺陷复合损失，从而为下一步 Se 光伏电池效率的提升指明了研究方向。该成果以 “Unusual defect properties of the one-dimensional photovoltaic semiconductor selenium”（《一维光伏硒半导体的异常缺陷性质》）为题，发表在英国皇家化学会期刊 Chemical Communications 上，并被收录至 ChemComm 60th Anniversary Collection 中。![]()
Unusual defect properties of the one-dimensional photovoltaic semiconductor selenium
Zongbao Li（李宗宝，武汉纺织大学）, Xiaoyan An, Xia Wang, Wenbo Lu, Xin Wen, Xing Zhang, and Ding-Jiang Xue*（薛丁江，中国科学院化学研究所）
Chem. Commun., 2024, 60, 11092-11095
https://doi.org/10.1039/D4CC03174A
本文第一作者，武汉纺织大学材料学院教授。主要从事新型光电材料性质研究。发表学术论文 30 余篇，主持国家自然科学基金、省部级等科研项目 10 余项。担任《Front. Phys》等期刊客座编委，《J. Phys. Chem. Lett.》《J. Phys. Chem. C》《Adv. Funct. Mater.》等期刊特约审稿人。
本文通讯作者，中国科学院化学研究所研究员，国家优秀青年基金获得者，中国科学院青年创新促进会优秀会员。主要从事光伏材料与器件方面的研究工作。在 Sci. Adv.、Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Joule、Adv. Mater.、Angew. Chem. 等期刊上发表 SCI 论文 40 余篇。担任《InfoMat》、《Chinese Journal of Chemistry》、《Carbon Neutralization》、《eScience》等期刊青年编委、中国可再生能源学会青委会委员。| 2-年影响因子* | 4.3分 |
| 5-年影响因子* | 4.4分 |
| JCR 分区* | Q2 化学-多学科 |
| CiteScore 分† | 8.6分 |
| 中位一审周期‡ | 23 天 |
ChemComm (Chemical Communications) 报道来自世界各地的化学研究新进展，涵盖化学中的各个领域，包括但不限于分析化学、生物材料化学、生物有机／药物化学、催化、化学生物学、配位化学、晶体工程、能源、可持续化学、绿色化学、无机化学、无机材料、主族化学、纳米科学、有机化学、有机材料、金属有机、物理化学、超分子化学、合成方法学、理论和计算化学等。作为英国皇家化学会论文总被引次数最高的老牌期刊，ChemComm 拥有悠久的历史，对论文质量、期刊口碑以及审稿的公平性有着长期的坚持。作为一本发表通讯为主的期刊，ChemComm 从投稿到发表的速度一直是业内领先。
| Chao-Jun Li (李朝军)
🇨🇦 麦吉尔大学 David Lou (楼雄文)
🇨🇳🇭🇰 香港城市大学 Connie Lu (盧之瑜)
🇩🇪 波恩大学 Marinella Mazzanti
🇨🇭 洛桑联邦理工学院 Yang Tian (田阳)
🇨🇳 华东师范大学 Sandeep Verma
🇮🇳 印度理工学院坎普尔分校
|
* 2023 Journal Citation Reports (Clarivate, 2024)
† CiteScore 2023 by Elsevier
‡ 中位数，仅统计进入同行评审阶段的稿件
欢迎联系我们发布论文报道
📧 RSCChina@rsc.org
