控制硒化平衡实现高质量 Cu2ZnSn(S, Se)4 吸收层以制备高效太阳能电池
材料科学
2024-06-14 v1
摘要
Cu2ZnSn(S, Se)4 (CZTSSe) 因其储量丰富、环境友好和高稳定性而成为最具竞争力的光伏材料之一。CZTSSe 吸收层的质量决定了 CZTSSe 太阳能电池的功率转换效率（PCE）。吸收层的质量取决于后硒化过程，即 Cu-Zn-Sn 前驱体与硒蒸气的反应。后硒化依赖于多种因素（如温度、前驱体成分、反应气氛等）。然而，在广泛使用的单温区硒化条件下，无法实现对上述因素的协同调控。在此，我们的双温区硒化方案中，开发了固-液与固-气（固体前驱体与液/气相 Se）协同反应策略以精确调控硒化。预沉积的过量液态 Se 提供高 Se 化学势，驱动 CZTSSe 相的直接快速形成，显著减少相演化中二元与三元化合物的量。并且有机物去除可通过 Se 冷凝及随后挥发的协同优化来实现。我们实现了 PCE 高达 13.6% 的高性能 CZTSSe 太阳能电池，以及最高的大面积 PCE 12.0%（超过 1cm2）。我们的策略将为通过相演化调控进一步提升 CZTSSe 太阳能电池效率提供新思路，也适用于其它复杂多化合物合成。
引用
@article{arxiv.2303.02368,
title = {Controlling selenization equilibrium enables high-quality Cu2ZnSn(S, Se)4 absorbers for efficient solar cells},
author = {Xiao Xu and Jiazheng Zhou and Kang Yin and Jinlin Wang and Licheng Lou and Menghan Jiao and Bowen Zhang and Dongmei Li and Jiangjian Shi and Huijue Wu and Yanhong Luo and Qingbo Meng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.02368},
year = {2024}
}