基于原位同步辐射技术研究超稳硫系玻璃的形成机理

Aiming at the continued nervous energy crisis, development of solar cell has received much attention from the worldwide scientists. How to enhance the photoelectric conversion efficiency and stability of solar cell films is the key technological question for efficiently using solar energy. In this proposal, we intend to prepare the ultrastable Sb2Se3 amorphous films by using physical vapor deposition and then get the crystalline films by annealing amorphous films. With the aid of synchrotron radiation technique, we will in-situ investigate the structural and relaxation behavior difference between the normal amorphous and ultrastable amorphous films, explore the universality of ultrastable concept in chalcogenide glass, unveil the formation mechanism, analyse the effect of interface factor、structure heterogeneity on the stability of ultrastable glass, set up the relationship between local structure packing、crystalline orientiation and optical properties of films. Finally, we can optimize the preparation and control parameters of ultrastable Sb2Se3 solar cell films, provide the deeper and wider insight into the nature of ultrastable glass, provide better ideas for developing ultrastable glassy functional material.

针对持续紧张的能源危机，多年来太阳能电池的开发备受国内外科学家的广泛关注。其中，如何提高太阳能电池薄膜的光电转换效率和稳定性是高效利用太阳能资源的关键技术问题。本项目拟利用物理气相沉积技术制备超稳非晶态硫系太阳能电池薄膜，借助同步辐射技术原位高温高压研究普通非晶和超稳非晶薄膜的结构和弛豫行为差异，揭示超稳玻璃的形成机制及结构起源，分析讨论界面效应、结构不均匀性对超稳玻璃稳定性的影响规律。通过非晶晶化法得到不同晶体取向的晶态薄膜，构建非晶局域结构堆积和晶体择优取向模式与太阳能电池薄膜光学性能之间的联系，优化超稳非晶态硫系太阳能电池薄膜的制备与调控技术，为超稳玻璃的本质提供重要的理论依据，为开发超稳非晶功能材料提供更好的思路。

超导性和安德森局域化代表了固体中电子行为的两种极端情况。令人惊讶的是，这两种相互竞争的情况可能发生在同一个量子系统中，例如，非晶超导体。尽管无序驱动的量子相变引起了很多关注，但其结构起源仍然难以捉摸。在这里，我们发现高压下非晶态 Sb2Se3 的超导性和密度之间存在明确的相关性。超导性首先出现在大约 24 GPa 的高密度非晶 (HDA) 相中，其中玻璃的密度出乎意料地超过其晶态对应物，然后当压力在 51 GPa 诱导晶化时显示出增强的临界温度。从头算模拟表明，类似 bcc 的局部几何结构在 HDA 阶段形成，这归因于一种特殊的化学键，metavalent键。我们的结果表明，HDA 相对于初始超导行为至关重要。