研究人员发现锌黄铜太阳能电池的认证效率为13.8%

由中国科学院(CAS)物理研究所(IOP)孟庆波教授和南京邮电大学XinHao教授领导的研究小组报告称，新兴锌黄锡矿太阳能电池的认证效率为13.8%。该研究于4月13日发表在《自然能源》杂志上。

锌黄铜矿Cu2ZnSn(S,Se)4(CZTSSe)作为最具竞争力的薄膜光伏材料之一，具有地球丰富的元素储量、光伏(PV)技术的最佳带隙和高稳定性等吸引人的优势。

目前，基于环保解决方案系统，CZTSSe太阳能电池显示出13%的功率转换效率(PCE)。然而，大的开路电压不足仍然限制了器件性能的进一步提高，这主要是由于CZTSSe吸收体中的高深能级缺陷。

在这项研究中，研究人员通过控制正腔压力来调节CZTSSe相演化的动力学过程。在正室压力下，相演变过程可以延迟到高温(>400°C)。此外，它将避免复杂的相演化路径和有害的二次相，并实现具有更少缺陷的高结晶CZTSSe吸收体。锌黄锡矿太阳能电池呈现14.1%PCE(总面积)和经认证的13.8%PCE(总面积)，这是迄今为止的最高结果。

研究人员应用调制瞬态光电压/光电流测量来研究锌黄锡矿太阳能电池的载流子动力学过程。他们发现，在正腔室压力下，体缺陷减少了大约一个数量级，背界面接触性能也得到了改善。

本研究提供了对锌黄锡矿吸收剂硒化机制的见解，并探索了一种新的动力学调节策略，以简化高效锌黄锡矿太阳能电池的相演化路径。