近日，南京郵電大學(xué)有機電子與信息顯示國家重點實驗室辛顥教授團隊在銅鋅錫硫薄膜太陽能電池領(lǐng)域研究取得了突破性進展，電池效率創(chuàng)造了銅鋅錫硫電池新的世界紀(jì)錄。相關(guān)成果已在國際學(xué)術(shù)期刊《自然?能源》上發(fā)表。《自然?能源》實名審稿人(Edgardo Saucedo)埃德加多?索塞多曾在發(fā)給團隊的郵件中表示，這一研究成果有望使這一綠色低成本光伏材料“起死回生”。
據(jù)悉，銅鋅錫硫電池屬于無機化合物薄膜太陽能電池，與第一代太陽能電池（晶硅太陽能電池）相比，有著用料少、對純度要求低、理論效率高等優(yōu)勢，與第二代太陽能電池（銅銦鎵硒和碲化鉻薄膜太陽能電池）相比，其組成元素在地球上有著豐富的儲存量且無毒，因此是綠色低成本光伏材料。
然而，自2013年以來，銅鋅錫硫太陽能電池記錄轉(zhuǎn)換效率長期停滯在12.6%，遠低于第二代太陽能電池銅銦鎵硒電池的23.35%。研究發(fā)現(xiàn)，限制銅鋅錫硫太陽能電池性能的關(guān)鍵問題之一是異質(zhì)結(jié)界面復(fù)合引起的巨大開路電壓損失，且目前對異質(zhì)結(jié)界面缺陷的形成機制還不清楚。
此次辛顥教授團隊正是通過低溫?zé)崽幚韺崿F(xiàn)了外延異質(zhì)結(jié)界面，顯著減低了異質(zhì)界面復(fù)合，提高了電池開路電壓和填充因子，電池效率經(jīng)美國國家可再生能源實驗室（NREL）認證達到13.0%，突破了銅鋅錫硫電池異質(zhì)結(jié)界面復(fù)合這一行業(yè)瓶頸。“換言之，如果將太陽能電池比作拼圖的話，在拼圖上的異質(zhì)結(jié)附近出現(xiàn)位置錯誤，通過低溫?zé)崽幚碜屗鼈冎匦禄氐搅苏_的位置，實現(xiàn)了拼圖更為完美地呈現(xiàn)。”辛顥解釋說明。
此外，研究團隊還通過系統(tǒng)研究銅鋅錫硫電池異質(zhì)結(jié)界面的構(gòu)建過程，首次揭示了銅鋅錫硫薄膜太陽能電池異質(zhì)結(jié)界面的構(gòu)建過程及缺陷形成的內(nèi)在機制，揭示了銅鋅錫硫與銅銦鎵硒具有完全不同的異質(zhì)結(jié)界面的化學(xué)根源。研究結(jié)果為該類電池效率的進一步提高提供了新的思路與策略，目前產(chǎn)學(xué)研合作正在推進中。
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