近日，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所固態(tài)能源系統(tǒng)技術(shù)中心在高效銅鋅錫硫硒（CZTSSe）太陽能電池領(lǐng)域研究方面取得進展。相關(guān)成果分別發(fā)表在Advanced Materials、Small、Chemical Engineering Journal、Journal of Materials Chemistry A等期刊上。

CZTSSe太陽能電池具有元素儲量豐富、成本低、穩(wěn)定性高、無毒等優(yōu)點，目前其認證效率突破14.9%，已達到光伏技術(shù)商業(yè)化的門檻。同時，CZTSSe太陽能可以直接兼容成熟的CIGS產(chǎn)業(yè)化路線，在薄膜太陽能電池領(lǐng)域展現(xiàn)出應(yīng)用潛力。

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CZTSSe太陽能電池研究獲進展

CZTSSe材料的多元組分性質(zhì)導(dǎo)致了化學(xué)反應(yīng)路徑的多樣性和相結(jié)構(gòu)及缺陷性質(zhì)的復(fù)雜性，從而限制了其性能的提升，是目前該領(lǐng)域面臨的問題。針對這一挑戰(zhàn)，該團隊通過深入研究和創(chuàng)新策略，對體相及界面嚴重非輻射復(fù)合的難題提出了解決思路，提升了CZTSSe太陽能電池的開路電壓和光電轉(zhuǎn)換效率。

通過在CZTSSe吸收層上界面進行In2Se3沉積后處理，該團隊重建了異質(zhì)結(jié)界面，減少了深能級缺陷，形成表面弱n型缺陷，促進CZTSSe吸收層表面的p-n轉(zhuǎn)換，獲得13.6%的光電轉(zhuǎn)換效率。此外，研究團隊進一步通過優(yōu)化前驅(qū)體溶液成分，制備了結(jié)晶度增強、缺陷減少的CZTSSe吸收層，將光電轉(zhuǎn)換效率提高到14.1%。通過繼續(xù)深入探究硒化過程中元素不均勻的潛在機制，該研究揭示了Cu從吸收層向后界面擴散的現(xiàn)象。為解決這一問題，團隊引入了Al2O3阻擋層，有效抑制了二次相和有害缺陷的形成，從而獲得了高度均勻的CZTSSe晶粒，使得光電轉(zhuǎn)換效率達到14.9%，VOC超過570 mV，并獲得14.6%的第三方認證效率。

研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項，山東省自然科學(xué)基金重大基礎(chǔ)研究項目，以及中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進會和山東能源研究院等的支持。