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DMF基大晶粒贯穿Cu2ZnSn(Sx,Se1-x)4器件
材料人测试客服小陈     2022-06-02 微信扫码分享 登录后可收藏  
应用场景:
薄膜太阳能电池
关键性能:
具有11.76%光电转换效率
产品介绍:

据许昌学院官网报道,郑直教授团队在环境友好、高元素丰度、新型薄膜太阳能电池材料领域取得重要进展,获得了具有大晶粒贯穿结构、性能卓越的铜锌锡硫硒(Cu2ZnSn(Sx,Se1-x)4,CZTSSe)太阳能电池。相关研究成果以“具有11.76%光电转换效率的DMF基大晶粒贯穿Cu2ZnSn(Sx,Se1-x)4器件”为题在线发表于材料科学领域著名期刊《先进科学》(Advanced Science, 2022, DOI:10.1002/advs.202201241),影响因子为16.806。CZTSSe是一种十分具有发展潜力的新型薄膜太阳能电池材料,具有光吸收系数高,组成元素丰产,化学稳定性强等特点,受到了广泛关注。目前,溶液法是制备高效率CZTSSe电池的最有效方法之一,二甲基亚砜(DMSO)溶剂虽然取得了较高的认证效率,然而对于金属化合物的溶解能力和溶液稳定性上也存在着明显短板。N,N-二甲基甲酰胺(DMF)由于具有多个活性位点,可以有效提升溶液的溶解性和储存稳定性,是一种更有希望的环境友好溶剂。遗憾的是,使用DMF 溶剂体系CZTSSe太阳能电池大多都没有大晶粒跨越结构,极易引起大量的开路电压损耗(Voc, deficit),限制着太阳能电池的效率提升。针对上述问题,郑直课题组与河南大学武四新教授合作,通过大量实验提出了一种可控制备大晶粒贯穿结构 CZTSSe的策略,也就是对Cu2+、Sn2+的氧化还原反应和预退火温度进行协同优化,通过一系列结构、形貌、电学和光电性能分析,确定了 430°C 是获得大晶粒贯穿结构最适宜的温度。论文提出了三种类型的薄膜生长模式以及临界预退火温度的概念,成功解释了大晶粒贯穿结构的生长机理和氧化还原速率的提升效应。拥有大晶粒贯穿结构 CZTSSe可以大大降低载流子在界面处的复合,从而有效提升电池效率。目前,在DMF基CZTSSe太阳能电池中,本工作取得了最高的光电转换效率11.76%和最高的开路电压501 mV。许昌学院为论文第一单位,共同第一作者为许昌学院-河南理工大学联合培养研究生崔宇博和许昌学院-河南大学联合培养研究生王梦阳,我校化工与材料学院(表面微纳米材料研究所)教师赵超亮、土木工程学院教师范丽波教授、河南大学武四新教授、许昌学院郑直教授为共同通讯作者。


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