近日，武四新教授课题组在Cu₂ZnSn(S,Se)₄ (CZTSSe)薄膜太阳能电池领域取得新进展，相关成果分别以“Grain Growth Mechanism of CZTSSe Films Controlled by the Evaporation Area of Se”和“Modification of back interfacial contact with MoO₃ layer in-situ introduced by Na₂S aqueous solution for efficient kesterite CZTSSe solar cells”为题，发表在Solar RRL (JCR二区，IF=9.173，文章链接https://doi.org/10.1002/solr.202300006和Journal of Materials Chemistry C (JCR二区top，IF=8.067)上。

Cu₂ZnSn(S,Se)₄ (CZTSSe)太阳能电池不理想的晶体质量一直是制约其器件性能的主要因素，尽管多种硒化策略已被开发用于改善吸收层晶体质量，CZTSSe吸收层的多层结晶现象仍普遍存在。本次发表在Solar RRL上的工作首次通过调控硒的蒸发面积，研究了影响吸收层不同晶体生长模式的机制。结果表明，合适的Se蒸发面积不仅可以优化Se蒸汽达到饱和的时间，促进前驱体薄膜与活性Se₂之间的快速反应结晶，还可以抑制CZTSSe/Mo界面的成核，使CZTSSe薄膜呈现出完美的自上向下的晶粒生长模式。通过系统优化，获得了具有单层贯穿晶的CZTSSe薄膜，相应器件的效率达到了12.39%。本研究阐明了CZTSSe薄膜多层结晶的内在机制，并为提高CZTSSe薄膜结晶性提供了一种新的硒化策略。

此外，背界面接触同样是影响CZTSSe太阳能电池效率的主要因素。CZTSSe/Mo界面之间的分解反应容易导致二次相、孔洞及较厚MoSe₂的产生，不匹配的能级排列和肖特基势垒的存在会抑制空穴传输并增加载流子复合。尽管MoO₃作为中间层已被广泛应用于修饰背界面，但目前的制备工艺容易导致低价态MoO₃-x (0的产生，且MoO₃稳定性差，容易在硒化过程中分解。本次发表在JMCC上的工作，通过在Mo电极上旋涂Na₂S水溶液，原位引入了具有良好热稳定性和最高氧化态的MoO₃。其中，Na₂S提供更多的Na源扩散到吸收层中，改善了薄膜的结晶性和p-n异质结的质量；MoO₃层的形成不仅抑制了Mo和CZTSSe之间的分解反应，减少了二次相和孔隙，还优化了背界面的能带排列，减少了载流子传输势垒高度，促进了光生载流子的收集。最终通过系统优化，获得了12.48%的光电转换效率。

特种功能材料重点实验室硕士研究生简玥为论文第一作者，武四新教授和韩力涛老师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。