近期,武四新教授课题组的研究成果《Ag, Ge dual gradient substitution for Low-Energy Loss and High Efficiency Kesterite Solar Cells》在Journal of Materials Chemistry A(J. Mater. Chem. A 2020,DOI: 10.1039/D0TA06318E)上发表。目前该杂志影响因子为11.301,JCR分区一区,文章链接https://doi.org/10.1039/D0TA06318E。
阻碍锌黄锡矿Cu2ZnSn(S,Se)4(CZTSSe)太阳能电池进一步发展的主要原因是由体相缺陷和电荷提取界面导致的性能损耗。本文提出一种Ag, Ge双梯度吸收层结构,实现前接触吸收层价带下移和背面接触吸收层导带上移,改善CZTSSe器件性能。实验结果表明,Ag取代Cu能够在p-n结处产生更大的能带弯曲,而Ge取代Sn能够在准中性区内施加一个额外的迁移场。另外,扩散到吸收层中的银离子和锗离子将钝化CuZn和CuSn深能级缺陷。Ag, Ge双梯度结构的吸收层能够加速电荷的提取和传输并使复合损失最小化,有效提高了器件的Voc和Jsc,最终取得12.26%的光电转换效率(开路电压损耗为553 mV)。该研究成果是目前胺-硫醇溶液体系的最高效率,对于后续铜锌锡硫硒薄膜太阳能电池的界面性能改善及吸收层结构优化具有重要的意义。
特种功能材料重点实验室符俊杰博士为论文第一作者,武四新教授和寇东星副教授为论文通讯作者。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的大力支持。