近日，我院电子信息科学与技术专业负责人朱纪春教授与特种功能材料重点实验室（材料学院）武四新教授课题组、许昌学院郑直教授，国家纳米中心丁黎明研究员合作，利用高活性硒源获得了性能优异的铜锌锡硫硒(Cu2ZnSn(Sx,Se1-x)4，CZTSSe)太阳能电池，研究成果 “Hyperactive Selenium Source Yields Kesterite Solar Cells with 12.86% Efficiency” 在Advanced Functional Materials上发表。该杂志属于JCR分区一区期刊，目前，影响因子为19。文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202307389

硒蒸汽（硒团簇）的低扩散活性和化学活性是限制CZTSSe太阳能电池效率的主要问题之一。本研究基于N,N二甲基乙酰胺(DMF)溶剂体系，提出了一种简单有效的高活性硒预硒化技术。该技术通过对硒硫化钠（Na2(Se2S)）溶液进行旋涂退火，获得了高活性硒源Se2, Se3, 和Se4，与硒团簇SeN一起形成双向硒扩散。

结果表明，高活性硒促进了Cu2-xSe液相的形成，进而促进不同微区元素的扩散，吸收层不同微区的Cu/(Zn + Sn)和Sn/Zn被控制在最佳范围内。受控的化学环境抑制了CuZn和SnZn缺陷和[2CuZn+SnZn]缺陷簇形成。最终，获得了12.86%的光电转换效率(PCE)，这是目前基于DMF溶剂常压硒化条件下制备的CZTSSe太阳能电池的最高PCE。

图1 高活性硒生成机理、双向硒扩散和CZTSSe器件性能

特种功能材料重点实验室硕士研究生王梦阳、耿航和我院朱纪春教授为论文共同第一作者，武四新教授、国家纳米中心丁黎明研究员、许昌学院郑直教授和赵超亮讲师为论文的共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金委、河南省科技厅、河南省教育厅和河南大学的大力支持。