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研究进展

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武四新课题组在Adv. Funct. Mater.报道铜锌锡硫硒光伏器件的研究进展

来源: 3344官方网站入口3344官方网站入口    日期:2023-12-08   浏览次数:

近期,武四新教授课题组在Cu2ZnSn(S,Se)4(CZTSSe)光伏吸收层体相缺陷钝化和界面能带优化领域取得新进展。相关成果以“Passivating SnZn Defect and Optimizing Energy Level Alignment via Organic Silicon Salt Incorporation toward Efficient Solution-Processed CZTSSe Solar Cells”为题,于2023126日在国际材料类学术期刊《Advanced Functional Materials》上发表。目前该杂志影响因子为19JCR分区一区。

文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202308333

SnZn缺陷钝化和异质结界面能带修饰是进一步提高Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZTSSe)太阳能电池开路电压(Voc)和效率的关键。本文报道了一种简单但有效的阳离子取代策略,通过同时改变吸收层体相和异质结界面来提高CZTSSe器件的性能。这是通过在CZTSSe前驱体溶液中引入有机硅盐C8H20O4Si作为硅源以部分取代Sn来实现的。系统研究表明,有两种机制协同促进了器件效率的提高:1)该策略可以更有效地钝化CZTSSe吸收层中有害的SnZn缺陷,使得SnZn缺陷浓度至少降低了一个数量级,有利于载流子的迁移和抽取性能;2)掺入Si后,CZTSSe的导带最小值显著上移,从而增大了光学带隙(Eg),最终优化了CdS/CZTSSe界面的能级结构,并通过减小载流子输运势垒降低了界面能量损失。因此,由于Voc的增加,Si取代量为7%CZTSSe器件获得了13.02%的效率,参比器件的效率为10.97%。本工作报道的Si替代策略不仅为优化CZTSSe光伏器件的体相和界面问题提供了一条途径,而且为进一步利用最先进的Voc实现高效的锌黄锡矿基太阳能电池提供了一个新的视角。

Si掺杂的CZTSSe光伏器件的体相缺陷钝化和界面能带优化效果图

特种功能材料重点实验室齐亚芳副教授为论文第一作者,齐亚芳副教授和武四新教授为论文的共同通讯作者。本工作得到了国家自然科学基金委、河南省教育厅、河南省科技厅经费的大力支持。


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