Gradient Conduction Band Energy Engineering Driven High‐Efficiency Solution‐Processed Cu2ZnSn(S,Se)4/ZnxCd1–x S Solar Cells

材料科学 异质结 三元运算 开路电压 兴奋剂 带隙 光电子学 化学工程 电压 太阳能电池 电气工程 冶金 计算机科学 工程类 程序设计语言
作者
Zhen Xu,Qianqian Gao,Changcheng Cui,Shengjie Yuan,Dongxing Kou,Zhengji Zhou,Wenhui Zhou,Yuena Meng,Yafang Qi,Muhammad Ishaq,Usman Ali Shah,Sixin Wu
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:33 (3) 被引量:19
标识
DOI:10.1002/adfm.202209187
摘要

Abstract The photovoltaic performance of the environmentally friendly Cu 2 ZnSn(S,Se) 4 (CZTSSe) solar cells is lower than its predecessor Cu(In,Ga)Se 2 solar cells. Severe carrier recombination at the CZTSSe/CdS interface is one major reason that results in a large open‐circuit voltage loss. Doping zinc into CdS is a feasible strategy to modifying the CdS buffer layer film, but the present methods are not satisfactory. In this study, novel zinc incorporation strategy is developed to deposit a gradient composition ternary Zn x Cd 1–x S buffer layer for optimizing the heterojunction interface. The application of gradient composition Zn x Cd 1–x S buffer layer constructs a gradient conduction band energy configuration in the CZTSSe/buffer layer interface, which highly reduces the interface recombination. The suppressed interface recombination contributes to the enhanced open circuit voltage and device performance. Consequently, the CZTSSe solar cell based on gradient composition Zn x Cd 1–x S buffer layers achieves champion efficiency of 12.35% with V OC of 504.81 mV, J SC of 36.90 mA cm −2 , and FF of 66.28%. It is worth noting that flammable and the toxic hydrazine solvent are replaced by the safe and low‐toxic 2‐methoxyethanol, making it more promising for the future commercialization of CZTSSe solar cells.
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