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铜锌锡硫薄膜太阳能电池
材料人客服小谭     2022-10-19 微信扫码分享 登录后可收藏  
应用场景:
铜锌锡硫电池
关键性能:
电池效率经美国国家可再生能源实验室(NREL)认证达到13.0%,创造了铜锌锡硫电池新的世界纪录
产品介绍:

南京邮电大学有机电子与信息显示国家重点实验室辛颢教授团队、复旦大学计算物理科学重点实验室陈时友团队、中国科学院物理研究所可再生能源重点实验室孟庆波团队通过低温热处理银合金化的铜锌锡硫硒/硫化镉(ACZTSSe/CdS)异质结,显著提高了电池的开路电压、填充因子和光电转化效率,多种表征表明电池性能的提高主要来源于异质结界面缺陷浓度的降低。通过深入研究ACZTSSe/CdS异质结界面构建过程中以及低温热处理前后元素的迁移,获得了异质结界面缺陷形成及消除的内在机制。尽管ACZTSSe吸收层具有贫铜和富锌组分,但在化学浴沉积过程中Zn2+与NH3的反应导致表面贫锌,从而导致Cd2+占据Zn空位,同时溶解的Zn2+重新沉积到CdS中。Zn2+上Cd2+离子尺寸的差异以及ACZTSSe和CdS之间不匹配的晶格常数导致了异质结界面缺陷的形成。低温JHT驱动Cd2+扩散回 CdS和Zn2+从吸收层本体迁移到表面(元素逆混合),从而实现梯度组分并重建外延型界面。此处揭示的铜锌锡硫太阳能电池的异质结界面与铜铟镓硒太阳能电池相反,由于贫铜表面和良好匹配的晶格常数,铜铟镓硒电池可以自然地形成外延型异质结界面。研究结果提出了新的策略,包括如何防止Zn溶解,如何保持贫铜表面,以及使用具有更匹配晶格常数的缓冲层来构建缺陷较少的界面来降低异质结界面复合,这将有望将低成本和环保的铜锌锡硫薄膜太阳能电池的效率提高到更高的水平。该工作不仅创造了铜锌锡硫电池新的世界纪录效率(13%),突破了铜锌锡硫电池异质结界面复合这一瓶颈,而且首次揭示了铜锌锡硫薄膜太阳能电池异质结界面的构建过程及缺陷形成的内在机制,揭示了铜锌锡硫与铜铟镓硒具有完全不同的异质结界面的化学根源。研究结果为该类电池效率的进一步提高提供了新的思路与策略。相关研究成果以“Elemental de-mixing-induced epitaxial kesterite/CdS interface enabling 13%-efficiency kesterite solar cells”为题发表在Nature Energy期刊上。

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