銅鋅錫硫硒太陽能電池（CZTSSe）是一種新型薄膜太陽能電池，因吸光系數(shù)高、弱光響應(yīng)好、穩(wěn)定性高、組成元素儲量豐富、環(huán)境友好且價格低廉而頗具發(fā)展?jié)摿Γ瑥亩鴤涫荜P(guān)注。中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心孟慶波團(tuán)隊多年來在該類薄膜太陽能電池方面開展了系統(tǒng)研究，在高質(zhì)量銅鋅錫硫硒薄膜制備、界面調(diào)控、器件載流子動力學(xué)分析和電池效率提升等方面取得了系列研究成果。例如，基于二甲亞砜（DMSO）體系，發(fā)展了一種可以同時調(diào)控背界面和吸收層體相缺陷的Ge摻雜策略，所制備的CZTSSe電池認(rèn)證效率為12.8%；在界面研究方面，引入有機(jī)電子傳輸層（PCBM）增強(qiáng)電荷抽取與傳輸，實現(xiàn)了12.9%的電池效率；在溶劑工程方面，發(fā)展了一種環(huán)境友好的水溶液體系，探索了小分子配體與金屬離子相互作用對前驅(qū)膜、硒化膜晶體生長、薄膜微結(jié)構(gòu)及器件性能的影響，獲得了12.8%的電池認(rèn)證效率。該團(tuán)隊已在CZTSSe電池材料及器件方面申請國家發(fā)明及實用新型專利13項。 pvcf_w`n
 
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近日，該團(tuán)隊與南京郵電大學(xué)教授辛顥合作，從硒化動力學(xué)角度出發(fā)，通過調(diào)節(jié)腔室壓強(qiáng)來改變半封閉石墨盒中的硒化反應(yīng)速率，進(jìn)而調(diào)節(jié)銅鋅錫硫硒薄膜的相演變過程。增加腔室壓強(qiáng)后，研究通過原位實時硒分壓監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，在硒化早期，硒分壓被抑制，從而降低了硒化升溫階段（200-400 ℃）中前驅(qū)膜與氣態(tài)硒蒸汽的碰撞幾率；同時，正壓條件下硒化能夠抑制元素的非均勻擴(kuò)散。在以上兩點共同影響下，相演變過程在相對更高的溫度下開始（＞400 ℃），前驅(qū)膜表面經(jīng)常出現(xiàn)的CuxSe、Cu2SnSe3等中間相被抑制，因此，實際相演變過程一步完成。由此獲得的銀替位CZTSSe（ACZTSSe）吸收層晶體質(zhì)量高、內(nèi)部孔洞少、表面缺陷濃度顯著降低。所制備電池體相缺陷濃度降低了約一個數(shù)量級，電學(xué)性能也得到明顯改善，并實現(xiàn)了全面積14.1%效率（認(rèn)證全面積13.8%）的太陽能電池，是目前報道的最高效率。這一工作為進(jìn)一步理解和調(diào)控銅鋅錫硫硒相演變過程提供了動力學(xué)調(diào)控思路，并為其他類型多晶薄膜生長制備提供借鑒意義。 6`EyzB%.$  
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