近期,武四新教授课题组的研究成果《Surface defect ordered Cu2ZnSn(S,Se)4 solar cells with efficiency over 12% via manipulating local substitution》在Journal of Energy Chemistry (J. Energy Chem. 2022, 67, 555-562) 上发表。目前该杂志影响因子为9.676,JCR分区一区,文章链接https://doi.org/10.1016/j.jechem.2021.10.035。
Cu2ZnSn(S,Se)4(CZTSSe)作为一种环境友好型的直接带隙材料,广泛应用于薄膜太阳能电池,但其表面自发形成的无序缺陷会产生较多的复合中心,并造成界面费米能级钉扎,导致较大的开路电压损失 (Voc,deficit) ,从而影响光伏性能。武四新教授课题组开发了基于Ag局部取代Cu的表面有序缺陷结构,以生成良性的n型ZnAg施主缺陷,并抑制无序的CuZn缺陷。实验上通过降低AgF沉积后处理 (PDT) 的退火温度在吸收层表面掺入高浓度Ag,形成类似于高效CIGS光伏表面的有序缺陷环境。结果表明,高Ag结构可以有效地减少复合中心,增加耗尽区宽度并加大p-n结处的能带弯曲。最终,AgF-PDT器件的Voc 提升到0.496 V,并取得 12.34% 的光电转化效率。该研究为表面缺陷钝化和能带工程提供了新的解决途径,对锌黄锡矿太阳能电池界面改善具有重要意义。
特种功能材料重点实验室硕士生崔长城为论文第一作者,武四新教授和寇东星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经费项目的大力支持。