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        青島能源所銅鋅錫硫硒太陽能電池研究獲系列進展

        2024-04-02 青島生物能源與過程研究所
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        近日,中國科學院青島生物能源與過程研究所固態能源系統技術中心在高效銅鋅錫硫硒(CZTSSe)太陽能電池領域研究方面取得進展。相關成果分別發表在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、穩定性高、無毒等優點,目前其認證效率突破14.9%,已達到光伏技術商業化的門檻。同時,CZTSSe太陽能可以直接兼容成熟的CIGS產業化路線,在薄膜太陽能電池領域展現出應用潛力。

        CZTSSe材料的多元組分性質導致了化學反應路徑的多樣性和相結構及缺陷性質的復雜性,從而限制了其性能的提升,是目前該領域面臨的問題。針對這一挑戰,該團隊通過深入研究和創新策略,對體相及界面嚴重非輻射復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,該團隊重建了異質結界面,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轉換,獲得13.6%的光電轉換效率。此外,研究團隊進一步通過優化前驅體溶液成分,制備了結晶度增強、缺陷減少的CZTSSe吸收層,將光電轉換效率提高到14.1%。通過繼續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基金、中國科學院戰略性先導科技專項,山東省自然科學基金重大基礎研究項目,以及中國科學院青年創新促進會和山東能源研究院等的支持。

        CZTSSe太陽能電池研究獲進展

        打印 責任編輯:江澄

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