南京邮电大学AEM:高效无镉Cu2ZnSnS4太阳能电池的锰介导相工程!

掺氟氧化锡（FTO）作为Cu₂ZnSnS₄（CZTS）太阳能电池的背电极，在构建集成光伏（BIPV）和串联电池应用方面具有巨大潜力。然而，严重的SnS₂相会降低器件性能。近日，南京邮电大学辛颢报道了一种降低CZTS相纯度的Mn掺杂策略。

本文要点：

1)结果表明，大量SnS₂的形成来自FTO与垂直液体SnS₂通道输送S之间的反应。掺杂薄膜中MnS的形成破坏了液体通道，从而阻止了背接触反应。减少有害的SnS₂相和将Mn掺入CZTS晶格（通过占据Zn位点）大大降低了吸收体本体和异质结界面的缺陷浓度，导致填充因子和开路电压显著增加，掺杂浓度为2.5%时效率为7.95%。过量掺杂Mn不仅会阻碍晶粒生长，还会在薄膜中留下过量的锰，严重降低薄膜质量和器件性能。

2)此外，沉积了宽带隙Zn_1-xSn_xO（ZTO）缓冲层来代替CdS，在异质结处构建了有利的“尖峰状”能带排列，有效抑制了界面复合。总之，作者在透明基板上实现了效率为9.32%的无镉CZTS器件。

参考文献：

Shaoying Wang et.al Mn-Mediated Phase Engineering for Efficient Cd-Free Cu₂ZnSnS₄ Solar Cells on Transparent Electrode Adv. Energy Mater. 2026

DOI: 10.1002/aenm.70931

https://doi.org/10.1002/aenm.70931

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