硫化镉 (CdS) 缓冲层通常用于 Kesterite Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZTSSe) 薄膜太阳能电池。然而，镉（Cd）的毒性和沉积过程（化学浴沉积）过程中产生的危险废物以及CdS的窄带隙（约2.4 eV）限制了其未来的大规模应用。

在此，深圳大学Guangxing Liang, Fan Ye提出了原子层沉积（ALD）方法来沉积氧化锌锡（ZTO）作为Ag掺杂CZTSSe太阳能电池中的缓冲层。

文章要点

1）研究发现，ZTO 缓冲层改善了 Ag-CZTSSe/ZTO 异质结界面处的能带排列。 ZTO较小的接触电位差有利于电荷载流子的提取并促进载流子传输。更好的 p-n 结质量有助于提高开路电压 (VOC) 和填充因子 (FF)。同时，ZTO更宽的带隙有助于将更多光子转移到CZTSSe吸收体，并产生更多光生载流子，从而提高短路电流密度（Jsc）。

2）最终，具有 10 nm 厚 ZTO 层和 5:1 (Zn:Sn) 比率（Sn/(Sn + Zn): 0.28）的 Ag-CZTSSe/ZTO 器件可提供 11.8% 的卓越功率转换效率 (PCE)。无镉锌黄锡矿薄膜太阳能电池的效率最高为11.8%。

参考文献

Nafees Ahmad, et al, Cadmium-Free Kesterite Thin-Film Solar Cells with High Efficiency Approaching 12%, Adv. Sci. 2023, 2302869

DOI: 10.1002/advs.202302869

https://doi.org/10.1002/advs.202302869