近日，江苏省教育厅开展了2023年度江苏省高等学校科学技术研究成果奖评选工作。经专家评审，我校有机电子与信息显示国家重点实验室/化学与生命科学学院辛颢教授团队完成的“铜锌锡硫半导体材料缺陷调控与高效薄膜太阳能电池”项目荣获2023年度江苏省高等学校科学技术研究成果奖一等奖。
获奖项目简介：
锌黄锡矿结构的铜锌锡硫硒（Cu2ZnSn(S,Se)4，CZTSSe)组成元素储量丰富、理论效率高，是理想的低成本、绿色太阳能电池材料。然而，CZTSSe的效率自2013年以来长期停滞。制约CZTSSe效率提升的关键因素是缺陷导致的开路电压损失大。本项目基于溶液法制备CZTSSe半导体材料和薄膜太阳能电池，通过溶液化学调控首次以直接相变反应路径合成CZTSSe半导体材料，该方法不仅有效抑制了缺陷的形成，降低了电池开路电压损失，而且为复杂体系多元化合物半导体材料的可控合成提供了全新的思路和策略；通过直接相转化晶粒生长路径对CZTSSe进行Ag合金化，进一步降低了Cu-Zn反位缺陷及其缺陷簇浓度，抑制了带尾态，将开路电压损失首次降低到300 mV以下；通过研究不同生长路径的CZTSSe与CdS缓冲层形成的异质结界面元素分布、迁移规律及缺陷性质，揭示了在化学浴沉积过程中CZTSSe表面Zn2+溶解导致CZTSSe/CdS异质结界面大量缺陷形成的根本原因，首次阐明了铜锌锡硫与铜铟镓硒具有完全不同异质结界面性质的化学根源，并通过低温退火处理首次实现了外延型CZTSSe/CdS异质结界面，消除了异质结界面复合，创造了铜锌锡硫太阳能电池世界纪录效率。该项目为此类电池性能的进一步提高提供了新的理论和技术支撑。
项目主要成果展示：（a-c)及NREL发布的各类太阳能电池的历史效率统计图(d)
该项目主要完成人：辛颢、闫伟博、龚元才、相春旭、朱强。南京邮电大学为唯一完成单位。
撰稿：王少荧 编辑：常永正 审核：罗志敏