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研究进展

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武四新教授课题组在J. Mater. Chem. A上发表银锰双取代协同改善Cu2ZnSn(S,Se)4太阳能电池性能的研究成果

来源: origin橘子官网    日期:2021-01-12   浏览次数:

近期,武四新教授课题组的研究成果《Synergistic Effect of Mn on Bandgap Fluctuations and Surface Electrical Characteristics in Ag-based Cu2ZnSn(S,Se)4 Solar Cells》在Journal of Materials Chemistry A上发表。目前该杂志影响因子为11.301JCR分区一区。论文链接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/ta/d0ta10103f#!divAbstract

Cu2ZnSn(S,Se)4光伏器件中,高密度的2CuZn+SnZn施主缺陷会引起带隙波动和严重的带尾,从而限制VocPCE的提高。虽然Ag部分取代Cu为抑制CuZn缺陷和提高Cu2ZnSn(S,Se)4光伏器件性能提供了一种很有前途的方法。然而,带隙波动和有害的带尾仍然从根本上限制了电池的性能。在这项工作中,我们以Ag取代的CZTSSe体系为基础,证实了用Mn部分取代Zn在降低带隙波动和抑制有害带尾方面的可行性。研究结果表明,Mn取代可以增加耗尽区宽度,降低受主缺陷CuZn和施主缺陷簇2CuZn+SnZn的缺陷浓度,并使(Cu,Ag)2ZnSn(S,Se)4基太阳能电池的晶界(GBs)发生反转。当Mn取代量为10%时,太阳能电池的光电转换效率达到了11.81%,其Voc478 mV, Jsc37.89 mA/cm2, FF65.23%,这是迄今为止Mn取代的CZTSSe光伏器件中效率最高的。该结果提出了一个通过阳离子取代的方法来抑制CZTSSe太阳能电池中体相缺陷和相关带尾以及改变光生载流子的传输路径的新思路。

特种功能材料重点实验室齐亚芳博士为论文第一作者,武四新教授和齐亚芳博士为论文的通讯作者。本工作得到了国家自然科学基金委、河南省科技厅、河南省教育厅经费的大力支持。



图 CAMZTSSe太阳能电池的结构示意图、电压-电流曲线、表面电势图以及带隙波动图


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