近期，武四新课题组的研究成果《Defect engineering enabling p-type Mo(S,Se)₂:TM (TM=V, Nb, Ta) towards high-efficiency kesterite solar cells》在Chemical Engineering Journal上发表。目前该杂志影响因子为16.744，JCR一区，文章链接https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.141348。

Cu₂ZnSn(S,Se)₄ (CZTSSe) 光伏技术由于其可调带隙、较高光吸收系数、成本低廉、无毒无污染和组成元素丰度高等优异特性而备受关注。目前CZTSSe太阳能电池世界记录效率为13.0%，远低于Cu(In,Ga)Se₂太阳能电池最高光电转换效率 (23.35%)，主要归因于开路电压 (V_oc) 较低。其中，CZTSSe/Mo背接触界面不良的电学接触和能级匹配是限制器件提升的重要因素。由于V_Se空位形成能较低，导致吸收层高温硒化过程中在背界面形成弱n型Mo(S,Se)₂。CZTSSe和Mo(S,Se)₂形成肖特基接触导致界面传输势垒增加，不利于空穴抽取。武四新课题组通过Mo(S,Se)₂ p型掺杂改善CZTSSe/Mo界面能带结构，在Mo上热蒸一层薄的VB族过渡金属元素(TM)，经过高温硒化形成Mo(S,Se)₂:TM薄膜。理论计算显示，良性VMo，NbMo和TaMo受主缺陷形成能较低，Mo(S,Se)₂:TM薄膜的平衡费米能级位置更靠近价带顶，为p型半导体类型。同时，薄膜的功函和载流子浓度增强，有利于增加背接触电场，背界面势垒高度降低和欧姆接触行为会增加填充因子 (FF) 和开路电压 (V_oc)。最终，Ta掺杂Mo(S,Se)₂的CZTSSe太阳能电池的PCE从10.82%提升至12.72%。该工作为CZTSSe太阳能电池构筑高质量背接触界面提供了一个新方向，对锌黄锡矿太阳能电池界面改善具有重要意义。

特种功能材料重点实验室博士生符俊杰为论文第一作者，武四新教授、寇东星教授以及华中科技大学的肖泽文教授为论文通讯作者。本工作得到了国家自然科学基金委、河南省科技厅和河南省教育厅经费项目的大力支持。

图 1. TM元素V/Nb/Ta在MoSe₂晶格的p型掺杂机制

图 2. CZTSSe太阳能电池背界面未掺杂器件的肖特基接触和掺杂器件的欧姆接触