据华东师范大学报道，该校信息学院极化材料与器件教育部重点实验室陈时友副研究员团队在多元半导体的光伏转换和缺陷性质研究方面取得的一系列进展，研究结果在材料学期刊《Advanced Materials》上发表。 据了解，寻找廉价、环保、光伏转换效率高的半导体材料是发展太阳能光伏电池技术的关键。在此背景下，一类新型四元半导体：铜锌锡硫(Cu2ZnSnS4 简称CZTS)和铜锌锡硒(Cu2ZnSnSe4 简称CZTSe)应运而生。它们具备光吸收强、组成元素储量丰富、无毒等优点，因而有望取代目前已市场化但是昂贵甚至有毒的碲化镉(CdTe)和铜铟镓硒(CuInxGa1-xSe2)，制作出下一代高效、廉价薄膜太阳能光伏电池，并实现大面积应用。由于组成元素多达四种，该类半导体中的缺陷种类也显著增多，从而直接影响了其光伏转换效率，研究该类四元半导体中缺陷与光伏转换之间的关系、进而提高光伏转换效率也就成为一个迫在眉睫的课题。 但是，目前人们对铜锌锡硫类半导体的缺陷性质了解还较少，受限于样品质量等问题，通过实验表征手段来开展研究存在较多困难，这使得相关的很多基本问题难以回答，例如，为什么富锌贫铜的生长条件对于提高电池效率非常关键，为什么合成的样品容易偏离理想化学配比，又如p型导电性的根源是什么、这类半导体中有没有深能级复合中心缺陷等等。 围绕上述问题，极化材料与器件实验室陈时友副研究员近年来与复旦大学、美国可再生能源国家实验室(NREL)、英国伦敦大学学院(UCL)、巴斯(Bath)大学等机构紧密合作，开展了持续的理论研究，通过第一性原理计算模拟，从微观机理出发对上述问题给出了回答。相关理论结果在Appl. Phys. Lett.和Phys. Rev. B等期刊陆续发表后获得了国内外同行的广泛关注，系列论文的总SCI引用已经近四百次，并有多个理论预测获得实验证实。最近这篇长18页的论文系统总结了该实验室在铜锌锡硫和铜锌锡硒缺陷性质研究方面的最新理论结果，被《Advanced Materials》作为进展报告(Progress Report)发表，标志着该项研究已经迈上了一个新的台阶。 该系列研究获得了华东师范大学科研创新基金、教育部创新团队、国家重大科学研究计划、上海市自然科学基金、国家自然科学基金等项目的支持。 |
