铜锌锡硫硒薄膜太阳能电池缺陷鉴别和调控取得重要进展 | 进展

主要观点总结

本文介绍了铜锌锡硫硒（CZTSSe）太阳能电池的研究进展及挑战，中国科学院物理研究所孟庆波团队通过缺陷鉴别新方法和多元合金化策略，显著提高了CZTSSe太阳能电池的光电转换效率。该研究成果对CZTSSe及其他化合物晶体材料的缺陷鉴别和调控有重要意义。

关键观点总结

关键观点1: CZTSSe太阳能电池的优点和挑战

CZTSSe太阳能电池因组成元素丰度高、无毒、工业兼容性好等优点，成为实现大规模、低成本薄膜光伏应用的重要路径。然而，其多元组分导致的复杂原子自掺杂和缺陷特性，使电池器件电荷非辐射复合和光电转换效率损失，面临精确识别缺陷类型和有效调控缺陷形成的挑战。

关键观点2: 缺陷鉴别新方法和缺陷形成机制的理解

孟庆波团队提出了一种基于数据关联分析的缺陷鉴别新方法，并全面理解了缺陷形成机制。通过器件模拟实现了电池性能参数与缺陷类型的直接关联，识别出SnZn给体型缺陷是CZTSSe中影响电池性能的关键缺陷。

关键观点3: 多元合金化策略的开发和应用

针对缺陷形成机制，团队开发了多元合金化辅助的动力学调控方法来抑制CZTSSe中深缺陷的形成。通过异质元素掺杂降低金属-硒（硫）键强度和中间相稳定性，加速离子交换，抑制反位缺陷形成，显著降低了光吸收层中的电荷损失，使电池的光电转换效率提高到14.6%。

关键观点4: 研究成果的影响和意义

这项工作提出了缺陷鉴别的新方法，建立了缺陷形成与材料微观结晶过程的相关性，为其他化合物晶体材料的缺陷鉴别和调控提供了更多途径。研究成果以论文形式发表于Nature Energy，得到了国家自然科学基金和中国科学院青促会的支持。