近日，武四新教授课题组在液相法制备Cu₂ZnSn(S,Se)₄领域取得新进展，相关成果以“Gradient Conduction Band Energy Engineering Driven High-Efficiency Solution-Processed Cu₂ZnSn(S,Se)₄/Zn_xCd_1–xS Solar Cells上发表（Adv. Funct. Mater. 2022, 2209187）。目前该杂志影响因子为19.924，JCR分区一区。文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202209187。

图1. 梯度带隙ZnCdS缓冲层器件能带结构和性能。

目前CZTSSe太阳能电池的光电转换效率严重低于其理论转换效率。在CZTSSe/CdS界面处严重的载流子复合是导致开路电压损失大和器件性能低的主要原因。在经典的CdS缓冲层中掺杂Zn元素是优化异质结界面能带排列和降低界面缺陷的可行策略。但目前Zn掺杂CdS的方法还不尽如人意。本研究工作提出改变Cd和Zn源直接混合的添加方式，在CdS沉积过程中，逐渐加入Zn到Cd的缓冲溶液中。由于Zn的沉积速率慢，缓冲液中的Zn/Cd比例会逐渐增加，导致沉积达到CdZnS层的Zn的含量逐渐提高，从而使得CdZnS带隙逐渐增大，形成梯度带隙ZnCdS缓冲层。梯度能级结构将传统 spike 结构的导带带阶由一个较大的带阶转换为若干个更小的带阶，更有利于光生电子的传输，使缓冲层的吸收更趋向于紫外光，减少可见光的损失。同时CdS引入Zn可以降低界面缺陷浓度。通过优化缓冲层梯度，我们制备出了效率为12.35%的CZTSSe太阳能电池。本研究工作对进一步优化异质结界面质量、提升CZTSSe太阳能电池效率提供了新的研究思路和技术手段。

特种功能材料重点实验室硕士研究生徐圳和高迁迁为论文第一作者，武四新教授和袁胜杰副教授为论文共同通讯作者。本工作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。