隨著全球?qū)η鍧嵞茉葱枨蟮募铀?，太陽能因其廣泛可用且可擴(kuò)展以滿足日益增長的需求而持續(xù)受到關(guān)注。與此同時，科學(xué)家們也越來越多地探索薄膜太陽能電池作為傳統(tǒng)晶體硅器件的替代方案。這些更薄的設(shè)計(jì)成本更低，制造效果更穩(wěn)定，且非常適合輕量化和靈活的應(yīng)用。

在候選材料中，錫單硫化物（SnS）已成為下一代薄膜太陽能電池的有力選擇。它價格低廉且無毒，有別于依賴有限元素的成熟技術(shù)，如銦、鎵和碲。基于SnS的設(shè)備也符合聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，基于其基本特性，應(yīng)能高效吸收陽光。

然而，在實(shí)際作中，SnS太陽能電池尚未達(dá)到理論預(yù)測的性能水平。盡管經(jīng)過多年的研究和優(yōu)化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果始終落后于預(yù)期。主要障礙之一是在后接觸界面，即SnS層與金屬電極的交匯處。

在這個關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，幾個問題同時出現(xiàn)。結(jié)構(gòu)缺陷、不良化學(xué)反應(yīng)以及原子不受控制的運(yùn)動都會干擾電荷的平滑流動。這些問題共同降低了設(shè)備收集和傳輸能量的效率，顯著限制了整體太陽能電池效率。

新的界面工程技術(shù)

在此背景下，韓國全南國立大學(xué)的許在永教授和拉胡爾·庫馬爾·亞達(dá)夫博士領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)在薄膜太陽能電池設(shè)計(jì)方面取得了重大突破。他們的研究發(fā)表在納米科學(xué)與納米技術(shù)期刊《Small》網(wǎng)站上，描述了一種創(chuàng)新方法，主要在鉬背接觸點(diǎn)與SnS吸收層之間插入一層超薄的氧化鍺（GeOx）。

研究人員采用了一種精確但簡單的方法，制造了這種7納米厚的GeOx夾層。他們利用了薄颲膜在氣相輸積過程中的自然氧化行為，這種過程可擴(kuò)展且對工業(yè)友好。

許教授表示：盡管具有納米級厚度，這種夾層同時解決了多個長期存在的問題，它抑制有害的深層缺陷，阻斷不必要的鈉擴(kuò)散，并防止高溫制造過程中阻性二硫化鉬相的形成。”

這些綜合效應(yīng)顯著提升了SnS吸收體的質(zhì)量，導(dǎo)致晶粒更大更均勻，電荷傳輸和收集增強(qiáng)，電損顯著減少。

效率提升及其更廣泛的影響

這種受控GeOx中間層的實(shí)現(xiàn)顯著提升了功率轉(zhuǎn)換效率，從標(biāo)準(zhǔn)器件的3.71%提升到令人印象深刻的4.81%。這是基于SnS的太陽能電池中，采用氣相沉積法的最高效率之一。

值得注意的是，精確材料界面的工程能力影響遠(yuǎn)超太陽能電池。例如，薄膜晶體管中的金屬/半導(dǎo)體界面決定了接觸電阻和開關(guān)性能。同樣，良好的界面特性對于熱電器件的高能量轉(zhuǎn)換效率、傳感器中的靈敏度和電荷轉(zhuǎn)移、柔性電子器件中的機(jī)械穩(wěn)定性以及光電探測器和存儲器件的性能至關(guān)重要。

在所有這些應(yīng)用中，掌握金屬/半導(dǎo)體界面始終是推動下一代器件發(fā)展的核心，相信這項(xiàng)工作將開辟新的研究方向，促進(jìn)先進(jìn)太陽能電池及其他關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展。