Defect Passivation and Charge Transport Enhancement in High‐Voltage Cu 2 ZnSn(S,Se) 4 Solar Cells via MnS Interfacial Layer

材料科学 钝化 重组 图层(电子) 光电子学 动力学 载流子 耗尽区 载流子寿命 电荷(物理) 偏移量(计算机科学) 能量转换效率 下降(电信) 化学工程 退火(玻璃) 化学物理 晶体缺陷 电压 光伏 电流密度 密度泛函理论 载流子密度
作者
N Wang,Jintang Ban,Jiahua Tao,Lijing Wang,Jingwei Wei,Fengzhu Ren,寇东星,Sixin Wu,Zhengji Zhou
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:38 (34): e73392-e73392
标识
DOI:10.1002/adma.73392
摘要

ABSTRACT The large open‐circuit voltage ( V OC ) deficit remains a central bottleneck in Cu 2 ZnSn(S,Se) 4 (CZTSSe) solar cells, originating from the coupled effects of uncontrolled MoSe 2 growth at the rear contact and defect‐mediated non‐radiative recombination in the absorber. Here, we report a defect‐selective back‐contact engineering strategy via a thermally oxidized MnS interlayer that simultaneously regulates interfacial reaction kinetics and defect energetics. The MnS interlayer suppresses excessive MoSe 2 formation and reduces the valence‐band offset from 0.32 to 0.10 eV, thereby promoting hole‐selective transport. Meanwhile, the junction quality is substantially improved, as evidenced by an expanded depletion width (236 to 286 nm), a reduced interfacial defect density (1.31 × 10 15 to 4.60 × 10 14 cm −3 ), and prolonged carrier lifetimes (1.20 to 2.48 and 99 to 208 µs, respectively). First‐principles calculations further reveal that Mn incorporation reconstructs defect formation energetics by suppressing deep Sn Zn antisites while favoring shallow acceptor‐type defects, thus mitigating Shockley–Read–Hall recombination and strengthening p‐type transport. Consequently, a V OC of 550.7 mV and an efficiency of 14.35% are achieved, representing the highest performance reported to date for Mn‐modified CZTSSe solar cells.
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