近日，郑直教授团队与河南大学武四新教授合作在CZTSSe太阳能电池方面取得最新研究进展，相关成果以“N-type Ag₂S modified CZTSSe solar cell with lowest V_oc,def” 为题发表在Energy Environmental Science（影响因子为32.4），JCR分区一区。

限制CZTSSe太阳能电池效率进一步提高的主要挑战是严重的开路电压损失，这主要是由于高缺陷浓度和异质结界面处的能级不匹配。为解决该问题，郑直教授团队与河南大学武四新教授合作提出了一种新的低温表面改性策略，即在CZTSSe的前界面处原位引入n型Ag₂S。研究发现Ag₂S的形成诱导了CZTSSe吸收层表面微区元素的二次扩散。在退火过程中，Sn和Zn掺杂的Ag₂S形成，可在CZTSSe器件中体现三个作用：增强p-n转型，前界面带隙梯度和缺陷钝化。这一协同作用降低了载流子传输势垒，增强了电荷抽取能力。此外，Ag⁺向吸收层的外扩散部分取代了Cu⁺，降低了Cu_Zn、Cu_Sn和[2Cu_Zn+Sn_Zn]缺陷的浓度，从而抑制了非辐射复合。最终，Ag₂S改性的CZTSSe器件效率从12.38%提高到14.25%，V_oc为0.584 V，V_oc损耗为0.228 V。

许昌学院和河南大学纳米科学与材料工程学院联合培养硕士生杨瑾为第一作者，郑直教授、武四新教授、符俊杰博士为论文的共同通讯作者，许昌学院为第一单位。该工作得到了国家自然科学基金委、河南省科技厅、河南省教育厅的大力支持。（图片来自化工与材料学院）

论文链接：https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2024/EE/D4EE03244F。