「国家杰青」崔光磊领衔！河南大学武四新/寇东星/青能所邵志鹏Nature子刊丨热解耦硒化工艺制备的锌黄锡矿太阳能电池！

本文针对铜锌锡硫硒（CZTSSe）太阳能电池在硒化过程中因反向结晶导致的双层结构（含水平晶界、空洞和二次相）这一关键瓶颈问题展开研究。研究目的旨在揭示反向结晶的起源并开发有效抑制策略，以提升器件性能。背景指出，CZTSSe电池虽具带隙可调、理论效率高等优势，但传统硒化工艺中石墨坩埚的热耦合特性导致硒源与前驱体同步升温，在低温阶段于Mo背接触界面形成低熔点Cu(S,Se)液相，驱动异常向上晶粒生长，从而形成有害结构。研究团队提出热解耦硒化策略，利用低热导率氮化硼坩埚实现硒源与前驱体的热解耦，在初始阶段建立垂直硒浓度梯度，延迟背界面硒暴露约60秒，引导反应沿高熔点Cu₂(S,Se)固相路径进行，成功消除反向结晶。结论表明，该策略促进了理想的自上而下柱状晶粒生长，显著提升了载流子寿命（从3.3 ns增至8.9 ns），抑制了非辐射复合，最终实现15.7%的器件效率（认证效率15.3%），并成功推广至CIGS电池（效率从13.4%提升至15.6%），为铜基硫族化物光伏技术提供了普适性解决方案。