南京邮电大学有机电子与信息显示国家重点实验室辛颢教授团队在透明基底铜锌锡硫硒薄膜太阳能电池领域研究取得重要成果，他们通过在FTO基底上引入MoO3中间层提高背界面的结晶度，抑制吸收层表面晶粒过度生长，电池效率经认证达到11.43%，与在Mo基底上制备的铜锌锡硫硒薄膜太阳能电池效率相当。相关成果于北京时间2023年3月2日以“11.4% Efficiency Kesterite Solar Cells on Transparent Electrode ”为题在国际学术期刊Advanced Energy Materials《先进能源材料》上发表，辛颢教授与黄维院士为共同通讯作者，我校硕士研究生周亚格和博士研究生相春旭为共同第一作者。
近年来，半透明薄膜太阳能电池由于适用于建筑光伏一体化等新应用场景而引起广泛关注。铜锌锡硫硒（Cu2ZnSn(S,Se)4，CZTSSe）半导体材料组成元素毒性低，原料地球储量大，稳定性好，是一种具有巨大潜力的新型绿色低成本光伏材料。然而，目前透明基底CZTSSe电池效率远低于传统的不透明Mo基底电池。
该研究报道了基于溶液法在导电玻璃（FTO）基底制备CZTSSe太阳能电池及提高器件性能的解决方案。得益于课题组开发的独特的DMSO溶液体系，直接在FTO上制备的CZTSSe太阳能电池效率已达到7.02%，与文献报道的最高效率相当。通过在CZTSSe与FTO之间引入MoO3中间层，开路电压(VOC)和填充因子(FF)显著提升，将电池效率提高到9.56%。
晶粒生长研究表明，MoO3在硒化过程中转为MoSe2后诱导吸收层底层成核、抑制上层晶粒的过度生长、改善吸收层表面粗糙度。同时，MoSe2能带排列更匹配，有利于降低背接触势垒。进一步，通过Na掺杂补偿碱金属离子提高薄膜结晶度、钝化缺陷以及银合金化降低带尾态，将电池器件性能提高到12%以上，其中一个电池经福建计量院认证光电转化效率达到11.43%，与Mo基底电池性能相当。研究结果表明CZTSSe在双面、半透明及叠层电池等方面具有很高的应用潜力。
本工作得到了国家重点研发计划项目（2019YFE0118100）、国家自然科学基金（U1902218 and 22075150）项目的资助。
（撰稿：辛 颢 编辑：杨听韵 审核：赖文勇）
