近期，武四新教授课题组的研究成果“Defects Passivation and Crystal Growth Promotion by Solution-Processed K Doping Strategy toward 16.02% Efficiency Cu(In,Ga)(S,Se)₂ Solar Cells”在Chemical Engineering Journal （2022, 436, 135008.）上发表。目前该杂志影响因子为13.273，JCR分区1区。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894722005149。

对于溶液法制备的Cu(In,Ga)(S,Se)₂ (CIGSSe)太阳能电池来说，不理想的结晶质量和吸收层内深能级缺陷是限制其效率提升的关键因素。在本工作中，研究人员在CIGSSe前驱体溶液中引入KF，通过原位碱金属K掺杂来促进吸收层结晶并钝化深能级缺陷。本工作系统研究了K对CIGSSe吸收层结晶性提升和缺陷钝化的机制。研究结果表明，K的掺入在吸收层结晶初期形成了K₂Se₃化合物，可以降低吸收层的熔点并提供更充足的Se源，促进CIGSSe吸收层结晶。K的引入使吸收层体内的深能级缺陷InCu、CuIn和VIn缺陷的浓度和能级均得到降低，有效减少了复合中心。同时K元素在吸收层表面形成了K-In-Se化合物，可以降低吸收层表面的价带能级位置，抑制载流子在CdS/CIGSSe界面的复合。通过提升吸收层结晶性、抑制带尾态效应、钝化缺陷和降低界面复合，溶液法制备的CIGSSe太阳能电池在开路电压和填充系数方面都得到显著改善，获得了16.02%的器件效率。这是基于碱金属掺杂溶液法制备的CIGSSe太阳能电池的最高效率。本工作有助于研究者深入理解碱金属对溶液法制备CIGSSe吸收层微观结构的影响和器件性能提升的物理机制。

特种功能材料重点实验室硕士赵云海和高迁迁为本论文共同第一作者，武四新教授和袁胜杰博士为论文通讯作者。本工作得到了国家自然科学基金委、河南省科技厅、河南省教育厅和河南大学的大力支持。