河南大學:超臨界處理提升CZTSSe太陽能電池光電轉換效率

2020-11-29 騰訊網

近期，河南大學武四新教授課題組的研究成果《Boosting the efficiency of solution-based CZTSSe solar cells by supercritical carbon dioxide treatment》在Green Chemistry上發表。(Green Chem., 2020, 22, 3597. IF: 9.43，JCR一區)。

Cu2ZnSn(S,Se)4 (簡記為CZTSSe)太陽能電池由於其成本低、組成元素豐度高等優勢近年來受到了廣泛的關注。溶液法(主要是前驅體溶液法)已經被廣泛應用於製備CZTSSe薄膜太陽能電池。2009年以來，CZTSSe太陽能電池的效率記錄幾乎都是採用溶液法組裝的器件。然而，溶液法組裝的器件在沉積後處理(PDT)過程中，總是會形成有害的碳殘留。這些碳殘留會限制CZTSSe晶粒的生長，導致小晶粒層的生成，進而會增加串聯電阻，降低太陽能電池的填充係數，從而限制了CZTSSe太陽能電池的效率提升。

圖1：CZTSSe薄膜的SCCO2處理示意圖

在本工作中，武四新教授研究團隊提出「綠色」利用超臨界二氧化碳(SCCO2)處理以降低碳殘留，以克服碳質殘留物的挑戰。通過FT-IR、SEM、XRD和Raman表徵研究，結果表明SCCO2處理能有效地減少碳殘留，在最佳條件下，極大地改善了薄膜結晶性和質量。基於SCCO2處理，成功實現了CZTSSe太陽能電池效率從9.28 %提高到11.23 %(VOC = 0.456 V, JSC = 36.6 mA cm 2,FF = 67.1%)。這是關於利用SCCO2處理提高基於解決方案的CZTSSe太陽能電池效率的首次報導，這種獨特的SCCO2處理方法，有可能為其他基於溶液法製備的光電器件性能提升帶來新方法和思路。（來源：新材料資訊綜合整理於河南大學材料學院）

文章連結：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2020/GC/D0GC01355B

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