近期，武四新教授课题组的两篇研究成果《Defect Engineering of Solution-Processed ZnO:Li Window Layer Towards High-Efficiency and Low-Cost Kesterite Photovoltaics》和《Regulating Charge Carrier Recombination in Cu₂ZnSn(S,Se)₄ Solar Cells via Cesium Treatment: Bulk and Interface Effects》在J. Mater. Chem. A上发表。目前该杂志影响因子为14.511，JCR一区，文章链接

工作一：https://doi.org/10.1039/D3TA01431B

工作二：https://doi.org/10.1039/D3TA01708G

CZTSSe太阳能电池的i-ZnO窗口层常规制备方法为真空物理溅射，但会导致其非化学计量比组成，发生氧空位 (V_O) 和锌间隙 (Zn_i) 等本征缺陷自掺杂，显著影响ZnO电学性能，延缓电子传输，并造成额外的载流子复合。因此，在富氧条件下进一步调控ZnO窗口层的本征缺陷对实现高质量的ZnO/CdS/CZTSSe异质结至关重要。武四新课题组采用溶液法制备ZnO纳米颗粒 (NPs) 窗口层，通过定量Li⁺掺杂钝化ZnO本征缺陷，以改善电子传输并增强界面电子提取能力。结果表明，Li⁺通过间隙掺杂的方式进入ZnO NPs的晶格中，并且占据了V_O和Zn_i的位点，减少了深能级缺陷的产生。间隙Li (Li_i) 产生的电子可以有效增强ZnO窗口层的载流子浓度并提升其费米能级，进一步增大了ZnO:Li/CdS/CZTSSe异质结处的准费米能级劈裂和p型吸收层一侧的耗尽区宽度。基于ZnO NPs窗口层载流子传输、p-n结处电荷提取以及界面复合的改善，Li⁺掺杂ZnO NPs窗口层显著提高了CZTSSe太阳能电池的FF和Voc，PCE提高到12.6%。（第一作者：肖倩，通讯作者：武四新，寇东星）

图一  基于溶液法ZnO:Li NPs窗口层的CZTSSe器件性能

此外，对吸收层材料进行碱金属后沉积处理(PDT)是提高锌黄锡矿基Cu₂ZnSn(S,Se)₄(CZTSSe)太阳能电池光电性能的有效策略。武四新课题组采用一种简单而新颖的氯化铯溶液PDT方法对CZTSSe吸收层进行体相和界面修饰，以实现高效的CZTSSe光伏器件。研究了氯化铯溶液PDT对CZTSSe薄膜材料的性能和相应光伏器件光电性能的影响。Cs-PDT后，Cs离子主要存在于CZTSSe基薄膜的表面，材料的晶体结构不受影响。研究表明，在CZTSSe吸收层体相中少量的铯可以降低缺陷浓度，抑制带尾态，增大耗尽区宽度，降低载流子复合。而表面检测到的大量Cs离子抑制了载流子的复合，改善了载流子的输运和抽取。得益于Cs处理带来的协同优化效果，当采用浓度为1.25 wt%的CsCl热溶液浸泡30 s时得到了效率为12.83%的器件效率，与参比器件相比(10.21%)提高了约26%。我们的工作为加快解决体相和界面复合瓶颈问题的设计策略提供了一个新的方向，在开发高效的锌黄锡矿基CZTSSe光伏器件方面展示出良好的应用前景。（第一作者：赵肖月，通讯作者：武四新，齐亚芳）

图二  基于Cs-PDT后处理的CZTSSe器件性能

上述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。