Cu₂ZnSn(S,Se)₄（CZTSSe）具有可调的带隙和优异的吸收系数，是一种极具潜力的光吸收半导体，其可用于光伏电池和光电化学（PEC）水分解装置中的太阳能转换。然而，严重的电荷载流子复合和缓慢的电荷分离效率是阻碍器件性能增强的主要问题。近日，深圳大学Chen Shuo利用电荷分离增强Cu₂ZnSn(S,Se)₄光电阴极中的光电流密度，从而实现高效的太阳能制氢。

本文要点：

1) 作者通过溶液处理旋涂和热处理硒化两步工艺，可以获得晶粒致密均匀的高质量CZTSSe薄膜。当使用适当的膜厚度时，体缺陷和表面/界面缺陷都被钝化，从而显著抑制了缺陷的辅助复合。

2) 此外，CZTSSe/CdS异质结的良性能带排列有利于提高光生电荷的分离和转移效率。其可以实现40.40 mA cm⁻²的光电流密度，这接近其42.85 mA cm⁻²的理论值，这是迄今为止报道的基于红石光电阴极的最高值。具有半电池太阳能-氢气转换效率为6.47%的CZTSSe光电阴极极大促进了高效太阳能制氢应用的发展。

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Guangxing Liang et.al Charge Separation Enhancement Enables Record Photocurrent Density in Cu₂ZnSn(S,Se)₄ Photocathodes for Efficient Solar Hydrogen Production Adv. Energy Mater. 2023

DOI: 10.1002/aenm.202300215

https://doi.org/10.1002/aenm.202300215