太陽(yáng)能電池的規(guī)?；瘧?yīng)用并持續(xù)提升其光電轉(zhuǎn)換效率，對(duì)國(guó)家能源安全與經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義。銅鋅錫硫硒（CZTSSe）光伏具有元素儲(chǔ)量豐富、成本低、穩(wěn)定性高、無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是較大潛力的下一代光伏技術(shù)之一。提高CZTSSe光伏效率是現(xiàn)階段該領(lǐng)域發(fā)展的核心。
近日，青島能源所固態(tài)能源系統(tǒng)技術(shù)中心在崔光磊研究員帶領(lǐng)下，由邵志鵬、崔長(zhǎng)城博士等圍繞CZTSSe光伏硒化相變過(guò)程中“金屬離子遷移不可控”這一核心技術(shù)難題，提出了Li?SnS?界面相平衡調(diào)控金屬離子遷移、進(jìn)而輔助晶粒相變生長(zhǎng)的新機(jī)制，攻克了CZTSSe光伏相變不可控制、開(kāi)路電壓偏低、光電轉(zhuǎn)換效率不足等系列科學(xué)與技術(shù)難題。
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)在CZTSSe初始晶粒周?chē)?/span>Li?SnS?界面相，平衡硒化反應(yīng)中Sn4+/Zn2+遷移差異，有效降低CZTSSe中深能級(jí)缺陷密度，提高CZTSSe的結(jié)晶質(zhì)量，顯著提升器件的開(kāi)路電壓。從結(jié)晶動(dòng)力學(xué)角度解析了離子遷移與缺陷形成的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了光電轉(zhuǎn)換效率15.45%，并取得第三方國(guó)際權(quán)威認(rèn)證效率15.04%，在1.10 eV帶隙條件下首次將開(kāi)路電壓提升至600 mV以上，獲得學(xué)術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。該成果已形成系統(tǒng)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)布局，為CZTSSe太陽(yáng)能電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程提供了關(guān)鍵理論與技術(shù)支撐。
Li2SnS3界面相調(diào)控金屬離子遷移示意圖
相關(guān)研究成果以“Regulating grain growth via Li2SnS3 interphase in kesterite solar cells with certified efficiency exceeding 15%”為題發(fā)表在能源、材料類(lèi)頂級(jí)期刊Nature Energy上，青島能源所崔長(zhǎng)城，李怡萌，魏浩和杜曉璠為共同第一作者，青島能源所崔光磊、邵志鵬，河南大學(xué)武四新、寇東星為論文通訊作者。
