【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)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(yáng)能電池領(lǐng)域研究方面取得進(jìn)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(yáng)能電池具有元素儲(chǔ)量豐富、成本低、穩(wěn)定性高、無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn)，目前其認(rèn)證效率突破14.9%，已達(dá)到光伏技術(shù)商業(yè)化的門檻。同時(shí)，CZTSSe太陽(yáng)能可以直接兼容成熟的CIGS產(chǎn)業(yè)化路線，在薄膜太陽(yáng)能電池領(lǐng)域展現(xiàn)出應(yīng)用潛力。
 

　　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(wèn)題。針對(duì)這一挑戰(zhàn)，該團(tuán)隊(duì)通過(guò)深入研究和創(chuàng)新策略，對(duì)體相及界面嚴(yán)重非輻射復(fù)合的難題提出了解決思路，提升了CZTSSe太陽(yáng)能電池的開路電壓和光電轉(zhuǎn)換效率。
 

　　通過(guò)在CZTSSe吸收層上界面進(jìn)行In2Se3沉積后處理，該團(tuán)隊(duì)重建了異質(zhì)結(jié)界面，減少了深能級(jí)缺陷，形成表面弱n型缺陷，促進(jìn)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(tuán)隊(duì)進(jìn)一步通過(guò)優(yōu)化前驅(qū)體溶液成分，制備了結(jié)晶度增強(qiáng)、缺陷減少的CZTSSe吸收層，將光電轉(zhuǎn)換效率提高到14.1%。通過(guò)繼續(xù)深入探究硒化過(guò)程中元素不均勻的潛在機(jī)制，該研究揭示了Cu從吸收層向后界面擴(kuò)散的現(xiàn)象。為解決這一問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)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(dá)到14.9%，VOC超過(guò)570 mV，并獲得14.6%的第三方認(rèn)證效率。
 

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

CZTSSe太陽(yáng)能電池研究獲進(jìn)展