近日，武四新教授课题组在Cu₂ZnSn(S,Se)₄薄膜太阳能电池领域取得新进展，相关成果以“Two-Step Cooling Strategy for Synergistic Control of Cu_Zn and Sn_Zn Defects Enabling 12.87% Efficiency (Ag,Cu)₂ZnSn(S,Se)₄ Solar Cells” 为题在Adv. Funct. Mater. 2022, 2209187上发表。目前该杂志影响因子为19.924，JCR分区一区。文章链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202210551。

图1. 两步降温过程示意以及相应太阳能电池光伏性能以及参数对比图。

锌黄锡矿薄膜中存在着大量的本征缺陷和缺陷簇，特别是以Cu_Zn和Sn_Zn为代表的有害缺陷，是导致严重的非辐射复合以及较差光伏性能的重要原因。大多数缺陷在晶体生长过程中形成，近年来的研究表明调控晶体生长过程来抑制本征缺陷是一个有效策略，但是晶体生长过程中降温过程的影响被研究者们忽视了。基于之前的掺银CZTSSe工作，我们对硒化长晶的步骤设计了先快后慢的两步降温策略，实现了Sn相关缺陷和缺陷簇以及Cu-Zn无序缺陷的协同抑制。较高温度段的快速降温抑制了锌黄锡矿相分解和Sn的损失，抑制了Sn相关的缺陷和缺陷簇，低温段的慢速降温给了晶格充分的弛豫时间，提高了Cu-Zn有序度，两段降温过程协同作用，减弱了带尾态效应，促进了载流子传输，最终使开压提高近50 mV并实现了12.87%的光电转换效率。本研究工作首次指出了硒化降温过程对缺陷的影响，同时对抑制本征缺陷，提高锌黄锡矿太阳能电池效率提供了一个简便有效的新思路。

特种功能材料重点实验室硕士研究生耿航为论文第一作者，武四新教授和孟月娜副教授为论文共同通讯作者。本工作得到了国家自然科学基金委、河南省科技厅、河南省教育厅和河南大学经费项目的大力支持。