多界面工程助力全溶液法制备铜锌锡硫硒薄膜太阳能电池实现14.3%认证效率

本研究通过分子工程调控ZnO纳米颗粒(ZnO-nps)/银纳米线(AgNWs)复合透明导电层的多界面接触，解决了溶液法制备窗口层的界面接触、表面缺陷和能级失配等关键问题，实现了全溶液法制备CZTSSe太阳能电池14.3%的认证效率（目前该技术路线最高值），并赋予器件优异的弯曲稳定性，为薄膜太阳能电池低成本制备提供了关键技术支撑。

　　

Highlight

多界面协同调控策略实现全溶液法制备高效铜锌锡硫硒太阳能电池

Introduction

铜锌锡硫硒(Cu₂ZnSn(S,Se)₄, CZTSSe)薄膜太阳能电池因其元素储量丰富、环境友好和材料稳定性高等优势备受关注。本研究通过分子工程手段对溶液法制备的ZnO纳米颗粒(ZnO-nps)/银纳米线(AgNWs)复合窗口层进行多界面调控：(1)采用聚丙烯酸(PAA)作为表面粘合剂实现ZnO-nps在粗糙CZTSSe/CdS基底上的保形沉积；(2)引入氨甲基膦酸(AMPA)分子钝化ZnO-nps表面缺陷；(3)利用AMPA分子的永久偶极子优化ZnO-nps/AgNWs界面能级匹配。这些创新使全溶液法制备的CZTSSe电池获得14.3%的认证效率，创下该技术路线最高纪录。

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全溶液法制备CZTSSe太阳能电池

如图1A和1B所示，本研究采用全溶液法制备器件各功能层，其中传统溅射沉积的ZnO/ITO窗口层被溶液涂覆的ZnO-nps/AgNWs复合层取代。扫描电镜(SEM)显示该复合窗口层与底层形成良好接触，且AgNWs网络展现出优异的横向导电性。

Materials

实验所用材料包括高纯度CuCl、SnCl₄、AgCl等前驱体，PAA(M_w=450,000)、PVP等聚合物添加剂，以及AMPA(97%)等界面修饰分子。

Lead contact

如需更多信息请联系通讯作者Qingbo Meng([e-mail])。

Acknowledgments

本研究获得国家重点研发计划(2024YFB4205000)和国家自然科学基金(52222212)等项目支持。

Author contributions

L.L.、J.S.和Q.M.共同提出研究思路，L.L.和J.W.完成主要实验和数据分析，其他作者分别参与材料表征、理论计算等工作。