理论上证明，Cd 合金化是抑制 Cu-Zn 反位缺陷和相关缺陷簇的有效策略，可提高纯硫化锌黄锡矿 Cu2ZnSnS4 (CZTS) 薄膜太阳能电池的器件性能。然而，仅通过掺杂而不进行进一步的后热处理，镉合金化的潜力尚未完全发挥。
在这里，南京邮电大学Hao Xin，黄维院士通过二甲基亚砜（DMSO）溶液报道了镉合金化 CZTS（Cu2（Zn，Cd）SnS4，CZCTS），并研究了合金浓度如何影响 CZCTS 吸收剂的反应路径、晶粒生长和电子性能。
文章要点
1）这项研究发现Cd可以通过直接相变晶粒生长结合到CZTS中，从而充分抑制能带拖尾。高品质的 CZCTS 吸收膜和高效太阳能电池是在各种合金浓度范围内制造的。
2）冠军 CZCTS 器件在 Cd 浓度为 35% 且无需任何后热处理的情况下实现了 12.3% 的功率转换效率，与 CZTS 的 7.0% 相比提高了 70% 以上。此外，该器件对 Shockley-Queisser 表现出较高的 VOC 增益（Voc/VocSQ = 59.7%），这是纯硫化锌黄锡太阳能电池中实现的最低 VOC 。
结果证明了 Cd 合金化策略对于减轻能带拖尾和实现高效率纯硫化锌黄锡矿太阳能电池的重要性。
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Xiangyu Pan, et al, 12.3% Efficient Low Voc Loss Pure Sulfide Kesterite Solar Cells from DMSO Solution via Cadmium Alloying, Adv. Energy Mater. 2023, 2301780
DOI: 10.1002/aenm.202301780
https://doi.org/10.1002/aenm.202301780
