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青島能源所銅鋅錫硫硒太陽能電池研究獲系列進(jìn)展

研發(fā)快訊 2024年04月02日 08:41:38來源:青島生物能源與過程研究所 19688
摘要CZTSSe太陽能電池具有元素儲量豐富、成本低、穩(wěn)定性高、無毒等優(yōu)點,目前其認(rèn)證效率突破14.9%,已達(dá)到光伏技術(shù)商業(yè)化的門檻。

  【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日,中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所固態(tài)能源系統(tǒng)技術(shù)中心在高效銅鋅錫硫硒(CZTSSe)太陽能電池領(lǐng)域研究方面取得進(jìn)展。相關(guān)成果分別發(fā)表在Advanced Materials、Small、Chemical Engineering Journal、Journal of Materials Chemistry A等期刊上。
 
  CZTSSe太陽能電池具有元素儲量豐富、成本低、穩(wěn)定性高、無毒等優(yōu)點,目前其認(rèn)證效率突破14.9%,已達(dá)到光伏技術(shù)商業(yè)化的門檻。同時,CZTSSe太陽能可以直接兼容成熟的CIGS產(chǎn)業(yè)化路線,在薄膜太陽能電池領(lǐng)域展現(xiàn)出應(yīng)用潛力。
 
  CZTSSe材料的多元組分性質(zhì)導(dǎo)致了化學(xué)反應(yīng)路徑的多樣性和相結(jié)構(gòu)及缺陷性質(zhì)的復(fù)雜性,從而限制了其性能的提升,是目前該領(lǐng)域面臨的問題。針對這一挑戰(zhàn),該團(tuán)隊通過深入研究和創(chuàng)新策略,對體相及界面嚴(yán)重非輻射復(fù)合的難題提出了解決思路,提升了CZTSSe太陽能電池的開路電壓和光電轉(zhuǎn)換效率。
 
  通過在CZTSSe吸收層上界面進(jìn)行In2Se3沉積后處理,該團(tuán)隊重建了異質(zhì)結(jié)界面,減少了深能級缺陷,形成表面弱n型缺陷,促進(jìn)CZTSSe吸收層表面的p-n轉(zhuǎn)換,獲得13.6%的光電轉(zhuǎn)換效率。此外,研究團(tuán)隊進(jìn)一步通過優(yōu)化前驅(qū)體溶液成分,制備了結(jié)晶度增強、缺陷減少的CZTSSe吸收層,將光電轉(zhuǎn)換效率提高到14.1%。通過繼續(xù)深入探究硒化過程中元素不均勻的潛在機制,該研究揭示了Cu從吸收層向后界面擴(kuò)散的現(xiàn)象。為解決這一問題,團(tuán)隊引入了Al2O3阻擋層,有效抑制了二次相和有害缺陷的形成,從而獲得了高度均勻的CZTSSe晶粒,使得光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到14.9%,VOC超過570 mV,并獲得14.6%的第三方認(rèn)證效率。
 
  研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項,山東省自然科學(xué)基金重大基礎(chǔ)研究項目,以及中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會和山東能源研究院等的支持。
 
CZTSSe太陽能電池研究獲進(jìn)展

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