近期，新能源光电薄膜与器件团队在Cu2ZnSn(S,Se)4(CZTSSe)薄膜结晶调控方面取得重要进展，相关成果以“Enhanced Se-incorporation and Dynamic Vertical Cation Distribution Enables Stage-specific Crystallization Optimization for High Efficiency Cu2ZnSn(S,Se)4 Solar Cells”为题发表于国际著名期刊《Advanced Functional Materials》(2026, 36, e75144)。博士研究生周卿为论文第一作者，于威教授、王新占博士和高超博士为共同通讯作者。
本工作通过在前驱体薄膜中引入适量裂纹，构建了Se及金属离子的高效输运通道，同步实现了Se掺入的增强与阳离子纵向分布的动态优化，从而实现了在不同硒化阶段对薄膜表层的差异化结晶调控。硒化初期，表层富锌贫铜的组成有助于抑制有害SnZn深能级缺陷；硒化后期，表层铜含量升高则促进晶粒快速生长，并减少因元素扩散不足引发的晶格缺陷。同时，增强Se掺入提升了体相中Cu2+与Sn4+比例，液相CuSe的生成可显著促进体相结晶质量的改善和Sn2+相关缺陷的减少。该策略在不借助Ag等合金化元素的条件下，将CZTSSe 太阳电池效率提升至13.1%，同时显著降低了开路电压亏损。以上工作系统揭示了前驱体形貌、硒掺入和阳离子再分布与薄膜结晶质量之间的内在关联，为通过前驱体结构调整实现 CZTSSe薄膜性能优化提供了新思路与新手段。
至此，该团队已在CZTSSe薄膜结晶调控领域取得阶段性进展，初步构建了以结晶模式为核心的调控体系：在NaSex辅助结晶模式方面，提出了“自下而上”的新型结晶模型，明确了Se源温度与Na盐种类对NaSex性质的决定性作用，并揭示了晶界影响薄膜结晶连贯性的物理机制 (Nano Research 18 (2025) 94907791；Solar Energy Materials & Solar Cells 292 (2025) 113771)；在液态中间相辅助结晶模式方面，首次建立了高温段S-Se取代与液态中间相形成之间的关联，并发展了系统的S-Se取代精细调控技术 (Applied Materials Today 44 (2025) 102707；Solar Energy Materials & Solar Cells 251 (2023) 112147)；在金属成分波动诱导的结晶模式方面，首次揭示了S-Se取代与金属纵向不均匀分布的内在联系，并提出通过前驱体形貌调控纵向金属成分动态波动，实现表层结晶分阶段优化的制备思路 (Solar Energy Materials & Solar Cells 297 (2026) 114140)。综合上述多种结晶模式，形成了“多模式协同、全过程优化”的结晶优化策略，协同利用各模式在不同结晶阶段、不同空间区域的优势，实现结晶初期与后期、薄膜表层与体相的综合优化，为溶液法CZTSSe薄膜结晶质量的持续提升提供了系统的技术手段。
该研究工作得到了河北省自然科学基金、河北省光电信息材料实验室绩效补贴基金、保定市“揭榜挂帅”等项目及河北省光伏技术省部共建协同创新中心、河北大学物理科学与技术学院公共测试中心的资助及大力支持。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.167532.
