一组研究人员显著提高了锡锌矿(CZTSSe)薄膜太阳能电池的性能。他们开发了一种在太阳能电池中掺杂银(Ag)的新方法，以抑制阻碍电池性能的缺陷并促进晶体生长，从而大幅提高效率并为商业化铺平了道路。这项研究发表在《能源与环境科学》杂志上。
CZTSSe 太阳能电池由铜 (Cu)、锌 (Zn)、锡 (Sn)、硫 (S) 和硒 (Se) 组成，作为一种资源丰富、成本低廉且环保的太阳能电池技术而备受关注。特别是，它们具有适合大规模生产和价格极具竞争力的优势，因为它们使用资源丰富的材料代替传统太阳能电池中使用的稀缺金属。
然而，传统的CZTSSe太阳能电池由于电子空穴复合导致效率低、电流损失大，难以实现商业化。
为了解决这些问题，研究团队采用了一种在太阳能电池前体中掺杂银的方法。银可以抑制锡的损失，并有助于材料在低温下更好地混合。这使得晶体生长得更大、更快，从而减少缺陷并提高太阳能电池的性能。
在这项研究中，他们系统地分析了Ag在前驱体不同位置的放置如何改变太阳能电池中的缺陷和电子-空穴复合特性。结果表明，Ag可以通过防止Sn损失并最大限度地发挥缺陷抑制效果，显著提高太阳能电池的性能。
重要的是，他们还发现，在错误的地方掺杂银实际上会干扰锌和铜合金的形成，导致锌残留在本体中并形成缺陷簇。这会导致电子空穴复合损失增加和性能下降。由此，研究小组提出了一个重要的见解：太阳能电池的性能因银掺杂的位置不同而有很大差异。
此外，研究小组发现，银掺杂形成的液态材料促进了晶体生长，显著提高了吸收层的密度和结晶度。这导致能带结构得到改善，缺陷减少，最终使电池中的电荷传输更加顺畅。这些发现有望为低成本生产高性能太阳能电池做出重大贡献。
研究人员包括大韩民国科学技术研究院能源与环境技术部的 Kee-jeong Yang、Dae-hwan Kim 和 Jin-gyu Kang，他们与仁川国立大学物理系的 Kim Jun-ho 教授团队以及电子材料工程系的 Koo Sang-mo 教授团队进行了合作。
杨教授表示：“在这项研究中，我们逐个流程分析了之前未能明确确定的银掺杂的影响，发现银在抑制锡损失和改善缺陷方面发挥了作用。”
“该研究结果为设计掺银前体结构以提高太阳能电池效率提供了重要见解，有望为各种太阳能电池技术的发展做出贡献。”
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