具有约8%效率的Cu?CdSnS?太阳能电池中的抑制深陷阱与带隙波动

摘要： 识别性能限制因素是太阳能电池技术发展中的关键步骤。近年来，基于Cu2ZnSn(S,Se)4的太阳能电池展现出良好的光电转换效率，但其性能仍逊色于其他薄膜太阳能电池。此外，导致这种性能劣势的基本材料特性尚不明确。本文通过比较Cu2ZnSnS4和Cu2CdSnS4的缺陷形成能及光电特性，揭示了深陷阱能级诱导的2CuZn+SnZn缺陷团簇对性能的限制作用。研究表明，在贫铜组分区域用镉替代锌可抑制这些有害缺陷团簇。尽管CuZn+ZnCu与CuCd+CdCu反位缺陷的形成能相近，但镉替代锌还能显著降低带隙波动。对不同Cu/[Cd+Sn]比例的Cu2CdSnS4系列进行详细研究，凸显了贫铜组分（可能通过VCu空位存在）在改善阳离子替代吸收体光电特性方面的重要性。最终展示了一款效率达7.96%的Cu2CdSnS4太阳能电池，这是基于Cu2ZnSnS4的全阳离子替代吸收体中实现的最高效率。