五年內主要成果
Jen-Feng Hsu and Yi-Cheng Lin, Sb₂Se₃ solar cell performance prediction model: Correlating crystallinity and band alignment through synchronized annealing experiments and simulations, Applied Surface Science, 710 (2025) 163990 (impact factor 6.9) 本人為通訊作者 Link
Ching-Chuan Cheng and Yi-Cheng Lin, Optimization of NiOx thin film properties and its impact on the performance of bifacial Sb2Se3 solar cells, Solar Energy Materials and Solar Cells, 285 (2025) 113511 (impact factor 6.3) 本人為通訊作者 Link
- Yi-Cheng Lin, Chao-Hsuan Chang , Yu-Jen Hung, Bandgap grading via sputtering and post-selenization using SeS2 powder enabling Sb2(S,Se)3 solar cells with 7.1% efficiency, Solar Energy Materials and Solar Cells, 259 (2023) 112464.(impact factor 6.9) 本人為第一作者、通訊作者
- Yi-Cheng Lin, Yu-Kai Fei, Yu-Jen Hung, Reducing the formation of Sb2O3 phase and selenium vacancy in Sb2Se3 thin film solar cells via hydrogen-assisted selenization, Solar Energy Materials & Solar Cells, 236 (2022) 111520 (impact factor 6.9) 本人為第一作者、通訊作者
本研究建立一個 Sb₂Se₃ 太陽能電池的性能預測模型，探討在硒粉輔助下進行同步退火對薄膜特性與元件效率的影響。我們研究的退火參數包括溫度、氣氛及壓力，並建立製程條件、材料特性與元件性能之間的關聯。研究結果顯示，同步退火能有效改善硒缺陷；含氫氣氛可降低氧含量並抑制 Sb₂O₃ 的生成；大氣壓可促進均勻柱狀晶粒生長；高溫（400 ℃）有助於晶粒長大。在大氣壓、400 ℃、含氫氣氛下退火的 Sb₂Se₃ 薄膜具有較高的 [hk1] 取向，能降低界面復合與載流子傳輸損失。我們引入晶體品質的定量指標——織構係數因子（TCF），並結合導帶底（CBM）測量結果，建立一個二次多項式預測模型，能夠高精度（R² = 0.986）地預測光電轉換效率（PCE）。此預測公式可在不需完整製作元件的情況下，快速篩選製程條件。在最佳條件下製作的 Sb₂Se₃ 太陽能電池，模擬效率達 16.13%，實驗效率達 6.72%。分析結果顯示，[hk1] 晶體取向可提升載流子傳輸以增加短路電流密度（Jsc），而優化的能帶對準與抑制 [hk0] 相可降低串聯電阻，進而提升填充因子（FF）。
成果發表在：Jen-Feng Hsu and Yi-Cheng Lin, Sb₂Se₃ solar cell performance prediction model: Correlating crystallinity and band alignment through synchronized annealing experiments and simulations, Applied Surface Science, 710 (2025) 163990 (impact factor 6.9) 本人為通訊作者 Link
NiOₓ薄膜在Sb₂Se₃薄膜太陽能電池展現良好前景，但最佳氧化物化學計量比(x)仍未確定。儘管大多數太陽能電池採用單面照射，本研究展示一種具超襯底結構(FTO/NiOₓ/Sb₂Se₃/CdS/i-ZnO/ITO/Al)的高性能雙面Sb₂Se₃太陽能電池，使用反應濺射沉積的NiOₓ電洞傳輸層(HTL)。研究了該器件在單面和雙面照射條件下的性能，以及氧氣/氬氣流量比(OAFR)的優化。在OAFR=10%時，NiOₓ呈現最佳化學計量比(x=1.04)、完整柱狀晶化和平衡的Ni³⁺/Ni²⁺比例，實現高可見光透過率(81%)和3.78 eV的能隙。在FTO端單面照射下，元件達到0.36 V的開路電壓(Voc)、23.16 mA/cm²的短路電流密度(Jsc)、54.46%的填充因子(FF)和4.86%的功率轉換效率(PCE)。雙面結構通過前後兩面光收集提升性能。優化的NiOₓ HTL通過高效電洞提取和減少界面復合增強此提升。這些協同效應提高元件性能，使Jsc增至29.93 mA/cm²，Voc達0.414 V，PCE達6.72%。元件實現0.90的雙面因子，表現平衡性能。在反照率因子為0.2時，雙面效率增益達18%。
成果發表在： Ching-Chuan Cheng and Yi-Cheng Lin, Optimization of NiOx thin film properties and its impact on the performance of bifacial Sb2Se3 solar cells, Solar Energy Materials and Solar Cells, 285 (2025) 113511 (impact factor 6.3) 本人為通訊作者 Link
我們研究使用SeS2粉末作為硫源，通過濺射和後硒化/硫化來製造帶隙分級Sb2(S,Se)3太陽電池。太陽電池的材料特性和光伏性能根據 S/(S + Se) 比率的函數進行評估。在實驗中，適當的S/(S + Se)比率導致晶粒具有優選的垂直取向和更少的晶界(GB)來阻礙載流子傳輸，這共同降低了電荷傳輸電阻。合適的 S/(S + Se) 比率還導致 S 深度分佈呈 V 形分佈，從而允許耗盡區中的帶隙分級。過高的S/(S+Se)比逐漸改變GB處的能帶從向下彎曲到向上彎曲，這增加了GB處電子-電洞複合的可能性。高S/(S+Se)比還會促進各個方向的過度晶粒生長，從而增加表面粗糙度並妨礙CdS層的均勻覆蓋，從而降低器件性能。最佳S/(S + Se)比為0.27，元件功率轉換效率(PCE)為7.1%，這是通過濺射和後硒化製備的銻硫系薄膜太陽電池的新效率記錄。
成果發表在：Yi-Cheng Lin, Chao-Hsuan Chang, Yu-Jen Hung, Bandgap grading via sputtering and post-selenization using SeS2 powder enabling Sb2(S,Se)3 solar cells with 7.1% efficiency, Solar Energy Materials and Solar Cells, 259 (2023) 112464 (impact factor 6.9)
我們研究Sb2O3及硒空位(Vse)對Sb2Se3薄膜特性的影響，並提出了一種新的氫輔助硒化 (Hydrogen-assisted selenization, HAS)方案，旨在減少Sb2Se3吸收層Sb2O3和Vse的形成。在實驗中，使用RF濺射製備的Sb2Se3，會從p型導電性轉換為n型導電性，這降低Jsc值和元件效率。Sb2O3相的形成會導致Se貧乏狀態，導致 Sb2Se3吸收層中形成VSe缺陷，同時降低相應Jsc。HAS工藝被證明可以減少Sb2Se3中Sb2O3和Vse的形成，增加元件效率為6.16%，其中Jsc為27.57 mA/cm2，這是通過濺射製備的Sb2Se3薄膜太陽電池的最高記錄。
成果發表在：Yi-Cheng Lin, Yu-Kai Fei, Yu-Jen Hung, Reducing the formation of Sb2O3 phase and selenium vacancy in Sb2Se3 thin film solar cells via hydrogen-assisted selenization, Solar Energy Materials & Solar Cells, 236 (2022) 111520 (impact factor 6.9)