无机薄膜太阳能电池由于具有在降低成本的同时实现高能量转换效率的潜力，从而引起了人们的广泛关注。目前已商业化的碲化镉（CdTe）和铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池光电转换效率均已突破21%，表现出很强的市场竞争力。然而，Te、In资源非常稀缺，在电池发电量达到GW时会出现原材料瓶颈。同时Cd是剧毒元素，增加了生产及使用维护的难度。因此，寻找绿色无毒、储量丰富、光电性能优异的新型薄膜太阳能电池迫在眉睫。

GeSe因其原料储量大，毒性低，组成简单，二元单相，易于低成本升华成膜；同时禁带宽度合适(1.14 eV)，吸光系数大(~10⁵ cm^-1)，迁移率高(128 cm² V^-1 s^-1)，晶格缺陷良性，理论光电转换效率可达30%，从而非常适合于制作高效薄膜太阳能电池。针对GeSe制备过程中易存在Ge和GeSe₂杂相的难题，胡劲松研究员、万立骏院士团队基于目标相GeSe易升华蒸气压大而杂相蒸气压小的特点，设计了具有自调节功能的快速升华薄膜制备方法（Rapid Thermal Sublimation，简称RTS），成功获得了高质量纯相GeSe多晶薄膜。同时通过质谱表征手段研究GeSe升华机理发现，GeSe(s)通过形成双原子分子GeSe(g)升华，该方式大大减少了互占位、间位等点缺陷，从而使得通过RTS工艺制备得到的GeSe薄膜缺陷良性。基于该薄膜构建了光电转换效率为1.48%的薄膜太阳能电池，且稳定性良好。该效率为GeSe光伏性能的国际首次报道，充分显示了GeSe在薄膜太阳能电池应用方面的应用潜力。

该研究成果于2016年12月20日在JACS上在线发表，薛丁江副研究员（青促会会员）为本文第一作者。文章上线一周后，《物理化学学报》上以“Highlight”形式报道了该工作，并给予了高度评价，认为GeSe是极具潜力的太阳能电池吸收层材料，从而有望成为一个新的光伏研究热点。

(a) GeSe及杂相Ge、GeSe₂的饱和蒸气压曲线；(b) 快速升华法薄膜制备过程示意图；(c) GeSe薄膜太阳能电池器件示意图；(d) GeSe薄膜太阳能电池J-V测试曲线。

论文连接：http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.6b11705