近期，武四新教授课题组在Cu₂ZnSn(S,Se)₄（CZTSSe）光伏吸收层体相缺陷钝化和界面能带优化领域取得新进展。相关成果以“Passivating SnZn Defect and Optimizing Energy Level Alignment via Organic Silicon Salt Incorporation toward Efficient Solution-Processed CZTSSe Solar Cells”为题，于2023年12月6日在国际材料类学术期刊《Advanced Functional Materials》上发表。目前该杂志影响因子为19，JCR分区一区。

文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202308333。

Sn_Zn缺陷钝化和异质结界面能带修饰是进一步提高Cu₂ZnSn(S,Se)₄ (CZTSSe)太阳能电池开路电压(V_oc)和效率的关键。本文报道了一种简单但有效的阳离子取代策略，通过同时改变吸收层体相和异质结界面来提高CZTSSe器件的性能。这是通过在CZTSSe前驱体溶液中引入有机硅盐C₈H₂₀O₄Si作为硅源以部分取代Sn来实现的。系统研究表明，有两种机制协同促进了器件效率的提高：1)该策略可以更有效地钝化CZTSSe吸收层中有害的Sn_Zn缺陷，使得Sn_Zn缺陷浓度至少降低了一个数量级，有利于载流子的迁移和抽取性能；2)掺入Si后，CZTSSe的导带最小值显著上移，从而增大了光学带隙(Eg)，最终优化了CdS/CZTSSe界面的能级结构，并通过减小载流子输运势垒降低了界面能量损失。因此，由于V_oc的增加，Si取代量为7%的CZTSSe器件获得了13.02%的效率，参比器件的效率为10.97%。本工作报道的Si替代策略不仅为优化CZTSSe光伏器件的体相和界面问题提供了一条途径，而且为进一步利用最先进的V_oc实现高效的锌黄锡矿基太阳能电池提供了一个新的视角。

图 Si掺杂的CZTSSe光伏器件的体相缺陷钝化和界面能带优化效果图

特种功能材料重点实验室齐亚芳副教授为论文第一作者，齐亚芳副教授和武四新教授为论文的共同通讯作者。本工作得到了国家自然科学基金委、河南省教育厅、河南省科技厅经费的大力支持。