2018-01-18
2018年1月18日，中国科学院深圳先进技术研究院光子信息与能源材料研究中心李文杰副研究员及其研究团队经过长时间努力，成功揭示铜铟镓硒太阳能电池晶界面良性表现的物理机理。相关论文Nanoscopic study of the compositions, structures, and electronic properties of grain boundaries in Cu(InGa)Se2 photovoltaic thin films（铜铟镓硒光伏薄膜晶界面组分、结构、电学性质纳米尺度研究）在线发表于顶级期刊Nano Energy（IF=12.272）上。
多晶铜铟镓硒薄膜太阳能电池的效率目前已经达到22.6%，为各种薄膜太阳能电池之首。然而其多晶薄膜晶界面良性表现的物理机理仍然存在较大的争议。
团队利用多种实验技术系统研究了纳米尺度下多晶铜铟镓硒薄膜晶界面与晶粒的组分、结构和性能。我们发现在非栾晶晶界面存在一个具有固定结构的缺铜层，该缺铜层性质与晶粒内部存在显著的区别，其厚度受薄膜铜组分总体含量决定。另外我们发现在晶界面存在II 型能带结构，导带与价带同时在晶界面存在向下偏置, 偏置所在位置与缺铜层结构与厚度相一致。这种由缺铜层引起的II型晶界面能带结构可以抑制晶界面处缺陷成为电子与空穴的复合中心，提高器件光伏性能。通过本次研究我们首次揭示了铜铟镓硒薄膜太阳能电池高效率的微观物理机理，为进一步优化薄膜光伏器件指明了方向。
该项研究得到国家重大科学研究计划、国家自然科学基金以及深圳市科技计划项目等项目的资助。
论文链接：http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285517300484
