维度网讯，中国山东警察学院（Shandong Police College）的研究团队开发出一种新型软化学处理方法，旨在提升铜锌锡硒（CZTSe）太阳能电池的效率。

研究团队表示，目前碱金属处理CZTSe太阳能电池的机理仍有待深入探究。钠或钾处理能显著提升薄膜太阳能电池性能，通过钝化吸收层表面、减少晶界缺陷、优化晶体质量并增加载流子浓度，对电池器件产生重要影响。

该方法采用氟化钾（KF）溶液对吸收层进行处理。研究团队在涂有钼（Mo）背接触层的钠钙玻璃（SLG）衬底上制备CZTSe电池，通过磁控溅射沉积铜（Cu）、锌（Zn）和锡（Sn）前驱体层，并调整至贫铜富锌的成分。随后，前驱体浸入浓度为0、3、6或9 mmol/L的KF溶液中20分钟，并在80°C下干燥20分钟。

样品随后在550°C的硒气氛中进行硒化处理，形成CZTSe吸收层。通过沉积50 nm厚的硫化镉（CdS）缓冲层，以及本征氧化锌（i-ZnO）、铝掺杂氧化锌（AZO）和镍/铝（Ni/Al）前接触电极，完成电池制备。最终器件结构为SLG/Mo/CZTSe/CdS/i-ZnO/AZO/Ni:Al。

制备完成后，团队利用扫描电子显微镜、电流密度-电压（J-V）测量、外量子效率（EQE）测量和电容-电压（C-V）测量对器件进行表征。结果显示，当KF浓度增至最佳值6 mmol/L时，CZTSe性能提升，但进一步增至9 mmol/L则导致性能下降。

经6 mmol/L KF处理的器件实现了8.04%的效率、0.392 V的开路电压、34.3 mA/cm²的短路电流密度和59.7%的填充因子。相比之下，未经KF处理的参考器件数值分别为6.59%、0.332 V、33.7 mA/cm²和58.8%。

为探究内在机理，团队使用wxAMPS仿真软件研究界面缺陷和载流子密度对器件性能的影响。通过改变参数发现，减少界面缺陷可通过抑制载流子复合显著提升效率和开路电压，而增加载流子密度则会降低性能。

研究团队总结称，钾能促进高温硒化过程中CZTSe晶粒生长，并减少薄膜生长中空洞的形成。软KF处理还提供了过量钾源，有效抑制表面分解，特别是通过减少SnSe(g)的解吸来降低锡损失，从而改善CdS/CZTSe界面。

该成果以“用于高效CZTSe太阳能电池载流子调控的钾处理界面工程”（Potassium processing interface engineering for carrier regulation of efficient CZTSe solar cells）为题发表于《今日材料通讯》（Materials Today Communications）期刊。

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