目前商业化应用的薄膜电池有碲化镉、铜铟镓硒和钙钛矿太阳电池，但是镉元素有毒，碲资源丰度很小，铟和镓是稀有元素，钙钛矿有性能不稳定的问题，使得薄膜电池成本居高不下，故而在规模化生产和应用上受到很大限制。硒化锑（Sb₂Se₃）材料具有吸收系数大、禁带宽度合适、物相简单、原材料丰度高、便宜无毒的优势，非常有潜力拓宽目前的薄膜太阳电池应用市场。然而，Sb₂Se₃较弱的导电性成为了限制电池器件性能的重要因素。迁移率是材料与器件的重要电学参数，应变可以改变载流子迁移率，研究应变对Sb₂Se₃的载流子迁移率特性影响具有实际意义。

图1 迁移率随应变的变化：（a）应变沿x方向；（b）应变沿y方向；（c）应变沿z方向

本文通过密度泛函理论和形变势理论，系统研究了单轴应变对Sb₂Se₃能带结构、禁带宽度、等能面、有效质量的影响，分析了沿着x、y、z 方向的三种单轴应变对载流子沿着x、y、z 方向的迁移率影响。研究发现，对于无应变的Sb₂Se₃，远大于和，实验上应该将x方向作为Sb₂Se₃的特定生长方向（即内建电场方向），如图1所示。综合应变对带隙、等能面、分态密度及迁移率的影响，本研究认为当应变沿着y轴方向，且压应变为3%的时候，能获得最佳性能的Sb₂Se₃太阳电池吸收层材料。

该工作以“单轴应变对Sb₂Se₃空穴迁移率的影响研究”为题，发表于SCI期刊《物理学报》（物理学报，doi:10.7498/aps.73.20240175）。论文第一作者为金陵科技学院张冷，侯纪伟副教授为论文通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金，江苏省高校青蓝工程和江苏省研究生科研与实践创新计划项目的支持。

论文连接：https://wulixb.iphy.ac.cn/article/doi/10.7498/aps.73.20240175

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