高效Cu2ZnSn(S,Se)4薄膜太阳电池制备及其界面表面研究

Cu2ZnSn(S,Se)4(CZTSSe) is a non-toxic and environment-friendly alternative of Cu2InGaSe2 (CIGS) with indium, gallium substituted by earth-abundant elements, zinc and tin respectively. CZTSSe would be an ideal candidate for the production of thin film solar cells in the future. Based on earlier researches, this project is aiming at exploring solutions to a series of key issues in making low-cost, high-efficiency Cu2ZnSn(S,Se)4 thin-film solar cells. Following are main research topics: Reaction mechanism of preparingsoluble precursors; Preparation and growth mechanism of CZTSSe thin film; Mass, volume losses in the preparation processof the thin films and control of metal ratio; Effects of the balance of kesterite on the photovoltaic performance；Effects of heat treatment on the control of composition and homogeneity in CTZSSe thin film; Phase segregation induced by detrimental reaction at the CZTSSe/Mo interface; The correlation between defects in CZTSSe and process conditions, materials properties, as well as photovoltaic performance.

Cu2ZnSn(S,Se)4（铜锌锡硫硒，CZTSSe）利用地壳上蕴含量较高的锌和锡元素代替Cu2InGaSe2 (CIGS)中的铟镓元素，具有无毒、对环境友好等优点，有望成为未来太阳电池的主流产品。本项目拟在前期研究基础上，探索解决低成本高效CZTSSe薄膜太阳电池制备的一系列关键科学问题。重点研究前驱体溶液制备的反应机理；CZTSSe薄膜结构制备及其生长机理；薄膜金属比例控制及形成过程中的质量损失和体积收缩；锌黄锡矿平衡对光伏性能的影响；薄膜热处理对其成份控制和均匀性的影响，CZTSSe/Mo界面处的副反应及引起的相偏析；CZTSSe缺陷和加工条件、材料性质、光伏性能之间的关系等。

Cu2ZnSn(S,Se)4（铜锌锡硫硒，CZTSSe）利用地壳上蕴含量较高的锌和锡元素代替Cu2InGaSe2 (CIGS)中的铟镓元素，具有无毒、对环境友好等优点，有望成为未来太阳电池的主流产品。本项目在前期基础上，研究高效CZTSSe薄膜太阳电池的制备。主要研究了一系列二元三元纳米晶的制备；CZTSSe薄膜结构制备及其生长机理；薄膜金属比例的精确控制及形成过程中的质量损失和体积收缩；锌黄锡矿平衡特别是锡含量对光伏性能的影响；薄膜热处理引起的表面分解对其成份控制和均匀性的影响，CZTSSe/Mo界面处的副反应及引起的相偏析等。.在过去的4年中，我们总共发表标注本项目基金号的SCI论文28篇，其中影响因子大于10的2篇，影响因子大于5的5篇，申请授权专利4项。