近期，武四新教授课题组的两篇研究成果《Impact of oxygen incorporation on interface optimization and defect suppression for efficiency enhancement in Cu2ZnSn(S,Se)4 solar cells》和《Segmented Control of Selenization Environment for High-Quality Cu2ZnSn(S,Se)4 Films Towards Efficient Kesterite Solar Cells》分别在Journal of Energy Chemistry（影响因子13.1，JCR一区）和Small Methods（影响因子12.4，JCR一区）上发表。文章链接如下：

工作一：https://doi.org/10.1016/j.jechem.2024.03.026

工作二：https://doi.org/10.1002/smtd.202400041

CZTSSe薄膜太阳能电池光伏性能受到严重的界面载流子复合限制，远低于其理论水平。前界面能带排列以及吸收层表面缺陷较多是引起载流子复合的主要原因。我们通过空气退火的方式在CZTSSe吸收层中引入了氧掺杂来优化表面光电性能并减少缺陷。在最优的氧掺杂条件下，前界面载流子分离和收集性能得到提升，氧的结合加剧了吸收层能带弯曲，拓宽了耗尽区宽度，抑制了吸收层缺陷，并且使吸收层晶界和晶内电势差变大，这些都为载流子传输提供了更有利的途径。经过氧掺杂，CZTSSe的效率提升至12.04%，其中开路电压得到了明显的提升。本工作为界面调控提供了一个新的思路。（第一作者：邓世成；通讯作者：河南大学武四新教授，孟月娜副教授）

图1 基于吸收层空气退火的CZTSSe器件性能

此外，体相内大量的深能级缺陷同样限制着CZTSSe光伏器件开路电压和转换效率的进一步提高。制备具有低缺陷浓度的高质量吸收层对于改善CZTSSe光伏性能至关重要。然而，由于硒化反应的不可控性和薄膜生长硒化环境的复杂性，高质量吸收层的制备仍面临严重的挑战。我们创新性的提出了一种硒化环境的分段调控策略，即在硒化初始阶段提供较大的硒蒸发面积促进薄膜的快速相变反应及晶粒生长，在硒化后期提供较小的硒蒸发面积创造一个软硒化环境，抑制Sn元素损失并促进元素均匀化，从而缓解元素失衡引起的Sn相关深能级缺陷的增殖。结晶性和缺陷的协同优化，抑制了严重的非辐射复合并增强了载流子的传输和收集，从而改善了电池的开路电压，将CZTSSe的效率提升至13.77%。（第一作者：简玥；通讯作者：河南大学武四新教授，韩力涛讲师，深圳大学梁广兴教授）

图2 基于硒化环境分段调控策略的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。