華東師范大學(xué)校信息學(xué)院化材料與器件教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室近期在國際著名材料學(xué)期刊《Advanced Materials》（《先進(jìn)材料》， SCI影響因子13.87，2013年2月11日，DOI:10.1002/adma.201203146）上發(fā)表論文，報(bào)道了其在多元半導(dǎo)體的光伏轉(zhuǎn)換和缺陷性質(zhì)研究方面取得的一系列進(jìn)展。這是首篇以華東師范大學(xué)為第一研究單位在《Advanced Materials》上發(fā)表的科研論文。

  我校信息學(xué)院極化材料與器件教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室近期在國際著名材料學(xué)期刊《Advanced Materials》發(fā)表論文

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尋找廉價(jià)、環(huán)保、光伏轉(zhuǎn)換效率高的半導(dǎo)體材料是發(fā)展太陽能電池技術(shù)的關(guān)鍵。在此背景下，一類新型四元半導(dǎo)體：銅鋅錫硫（Cu₂ZnSnS₄）和銅鋅錫硒（Cu₂ZnSnSe₄）應(yīng)運(yùn)而生。它們具備光吸收強(qiáng)、組成元素儲(chǔ)量豐富、無毒等優(yōu)點(diǎn)，因而有望取代目前已市場化但是昂貴甚至有毒的碲化鎘(CdTe)和銅銦鎵硒(CuInxGa_1-xSe₂)，制作出下一代高效、廉價(jià)薄膜太陽能電池，并實(shí)現(xiàn)大面積應(yīng)用。由于組成元素多達(dá)四種，該類半導(dǎo)體中的缺陷種類也顯著增多，從而直接影響了其光伏轉(zhuǎn)換效率，研究該類四元半導(dǎo)體中缺陷與光伏轉(zhuǎn)換之間的關(guān)系、進(jìn)而提高光伏轉(zhuǎn)換效率也就成為一個(gè)迫在眉睫的課題。

但是，目前人們對(duì)銅鋅錫硫類半導(dǎo)體的缺陷性質(zhì)了解還較少，受限于樣品質(zhì)量等問題，通過實(shí)驗(yàn)表征手段來開展研究存在較多困難，這使得相關(guān)的很多基本問題難以回答，例如，為什么富鋅貧銅的生長條件對(duì)于提高電池效率非常關(guān)鍵，為什么合成的樣品容易偏離理想化學(xué)配比，又如p型導(dǎo)電性的根源是什么、這類半導(dǎo)體中有沒有深能級(jí)復(fù)合中心缺陷等等。

該論文第一作者：極化材料與器件實(shí)驗(yàn)室陳時(shí)友副研究員

圍繞上述問題，極化材料與器件實(shí)驗(yàn)室陳時(shí)友副研究員近年來與復(fù)旦大學(xué)、美國可再生能源國家實(shí)驗(yàn)室(NREL)、英國倫敦大學(xué)學(xué)院(UCL)、巴斯(Bath)大學(xué)等機(jī)構(gòu)緊密合作，開展了持續(xù)的理論研究，通過第一性原理計(jì)算模擬，從微觀機(jī)理出發(fā)對(duì)上述問題給出了回答。相關(guān)理論結(jié)果在Appl. Phys. Lett.和Phys. Rev. B等期刊陸續(xù)發(fā)表后獲得了國內(nèi)外同行的廣泛關(guān)注，系列論文的總SCI引用已經(jīng)近四百次，并有多個(gè)理論預(yù)測(cè)獲得實(shí)驗(yàn)證實(shí)。最近這篇長18頁的論文系統(tǒng)總結(jié)了該實(shí)驗(yàn)室在銅鋅錫硫和銅鋅錫硒缺陷性質(zhì)研究方面的最新理論結(jié)果，被《Advanced Materials》作為進(jìn)展報(bào)告(Progress Report)發(fā)表，標(biāo)志著該項(xiàng)研究已經(jīng)邁上了一個(gè)新的臺(tái)階。

該系列研究獲得了華東師范大學(xué)科研創(chuàng)新基金、教育部創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、國家重大科學(xué)研究計(jì)劃、上海市自然科學(xué)基金、國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。