高効率極薄太陽電池のためのカチオンの無秩序性の操作によるAgBiS₂ナノ結晶の光吸収増大

半導体による強い光吸収は、多くのオプトエレクトロニクスや光起電力技術への応用に非常に望ましい特性である。半導体吸収体の最適な厚さは、主にその吸収係数によって決まる。これまで、このパラメーターは基本的な材料特性であると考えられており、光起電デバイスを薄くする取り組みは、光トラッピング構造に頼っていて、より複雑になりコストが高くなっていた。今回我々は、三元カルコゲナイド半導体におけるカチオンの無秩序性を操作することによって、光学遷移行列要素が増加するため、吸収が大幅に増大することを実証する。我々は、カチオンの無秩序性を操作したAgBiS₂コロイドナノ結晶によって、他の光起電材料よりも高い吸収係数が得られ、効率が高く極めて薄い吸収体の光起電デバイスが可能になることを示している。我々は、短絡電流密度が27 mA cm⁻²、電力変換効率が9.17％(認証値8.85％)で、周囲条件下で高い安定性を示す、環境に優しい厚さ30 nmの溶液プロセス太陽電池を報告している。