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物信讲坛第一百五十讲“溶液法制备铜铟镓硒和铜锌锡硫薄膜太阳能电池”
发表日期:2023-03-22 阅读:

主讲人:辛颢 教授

地点:37000cm威尼斯祥联厅

开始时间:2023年3月24日10:00

报告摘要:降低成本是太阳能清洁能源与化石能源抗衡的根本。与硅晶太阳能电池相比,铜铟镓硒(CIGS)为直接带隙半导体材料,吸光系数高,用料少,理论效率高。最近CIGS薄膜电池的效率已经超过23%,显示出其良好的应用前景。然而目前高效CIGS电池都是由真空法制备的,而可以大面积制备的溶液法无疑是降低制备成本的最好选择。铜锌锡硫(CZTS)与CIGS具有相同的晶体结构和和理论效率但使用储量高成本低的原材料,因此可以进一步降低电池的材料成本。在此次报告中,我将主要介绍我们课题组在溶液法制备CIGS和CZTS薄膜太阳能电池领域取得的一些进展。在CIGS方面,我们的研究主要集中在通过溶液化学逐步实现以绿色溶剂取代环境有害溶剂,并通过控制薄膜结晶条件和控制结晶反应路径提高效率。在CZTS方面,我们从薄膜材料制备和异质结界面两个方面抑制缺陷、降低开路电压损失,提高效率。通过调控溶液中配位化学首次通过直接相变路径制备CZTS多元半导体化合物,获得组成均匀、表面缺陷少的吸光层材料,有效降低了开路电压损失。进一步系统研究了CZTS/CdS异质结界面严重非辐射复合的化合根源并通过低温热处理实现了外延异质结界面,显著减低了异质界面复合,提高了电池开路电压和填充因子,电池效率经美国国家可再生能源实验室(NREL)认证达到13.0%,创造了铜锌锡硫电池新的世界纪录。

报告人简介:辛颢,2003年博士毕业于北京大学化学与分子工程学院无机化学专业。2003年到2006年先后以JST CREST和JSPS研究员的身份在日本物质材料研究机构和日本北路先端科学技术大学院大学从事无机发光材料方面的研究。2006年12到2015年5月在美国华盛顿大学从事有机和铜锌锡硫薄膜太阳能电池方面的研究。2015年6月回南京邮电大学工作。现为南京邮电大学有机电子与信息显示国家重点实验室、化学与生命科学学院教授,博士生导师。研究领域主要涉及有机和无机光电功能材料的设计、合成及其在有机电致发光和太阳能电池中的应用。目前课题组研究主要集中在溶液法制备铜锌锡硫(CZTSSe)和铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池。通过溶液化学调控多元化合物半导体薄膜的光电性能和光伏性能是课题组的研究特色。在Nature Energy, Journal of the American Chemical Society, Energy & Environmental Science, Advanced Materials, Advanced Energy Materials, Advanced Functional Materials, ACS Nano, Nano Energy, Chemistry of Materials, Journal of Materials Chemistry等国内外知名学术期刊发表SCI论文60多篇,引用次数超过4000次,其中单篇引用次数超过100的17篇。授权国际专利一件,日本专利两件,中国专利十件,PCT专利三件。主持科技部重点研发计划政府间国际科技创新合作重点专项1项,国家自然科学基金面上项目2项。