建筑节能材料河南省协同创新中心在铜锌锡硫硒空穴传输层方面取得进展

2019年2月，Materials Science in Semiconductor Processing期刊发表了程念博士研究成果，题为“A simulation study of valence band offset engineering at the perovskite/Cu₂ZnSn(Se_1-xS_x)₄ interface for enhanced performance”。合适的界面能带结构有助于提高钙钛矿电池的光电转换效率。Cu₂ZnSn(Se_1-xS_x)₄是一种非常具有潜力的无机空穴传输材料，通过调节S/Se化学比例，Cu₂ZnSn(Se_1-xS_x)₄的禁带宽度可以从0.95 eV变化到1.5 eV，同时材料的价带能级也会发生相应的移动，所以，Cu₂ZnSn(Se_1-xS_x)₄是研究钙钛矿/ Cu₂ZnSn(Se_1-xS_x)₄界面能带结构与电池光电转换性能之间相互关系的理想材料。我们使用器件模拟计算的方法，对钙钛矿/ Cu₂ZnSn(Se_1-xS_x)₄界面处的能带结构进行了研究。调节S/Se化学比例，钙钛矿/ Cu₂ZnSn(Se_1-xS_x)₄界面处的价带能级偏差能够从负值连续变化为正值。优化S元素含量后，能够在界面处获得最优化的能带偏差（+0.27 eV），对应电池的光电转换效率可以达到20.25%。进一步对Cu₂ZnSn(Se_1-xS_x)₄空穴传输层的厚度、缺陷态密度和载流子浓度进行优化后，电池效率提高到20.77%，优于相同条件下Spiro-OMeTAD空穴传输层器件的性能。

该研究得到了信阳师范学院南湖学者青年项目的资助。