本报讯 中南大学物理学院特聘副教授童传佳指导的三位本科生，与英国约克大学 Keith P. McKenna 教授合作于2024 年1月在国际高水平著名期刊ACS Energy Letters上发表了题为“Cu- Zn Cation Disorder in KesteriteCu2ZnSn(SxSe1- x)4Solar Cells”原 创学术论文。中南大学为第一单位，两位本科生朱安宇与丁瑞雪为共同第一作者，本科生徐颢庭为参与作者，童传佳为唯一通讯作者。该研究得到国家自然科学基金以及中南大学高性能计算平台等支持。
基于第一性原理计算，研究团队对 传 统 太 阳 能 电 池 材 料 Cu2ZnSn(SxSe1-x)4中由来已久的Cu-Zn阳离子无序这一古老问题进行了密度泛函理论及非绝热分子动力学模拟研究。在意识到 Cu2ZnSn(SxSe1-x)4 这类结构特殊性之后，团队摒弃了传统的计算模拟方法，采用新的模拟方法，最终发现：与以往报道的同层 Cu-Zn 无序不同，异层 Cu-Zn 无序会引起更严重的晶格扭曲，特别是增大附近Sn-S/Se键长，从而导致导带底的下移以及带隙的大幅下降，降低材料对可见光的吸收。不仅如此，异层 Cu-Zn 无序还会增强高频电声耦合相互作用，加速非辐射复合重组，降低载流子寿命。
这一研究不仅解决了该领域实验与理论长达二十多年的争论，更是为如 何 制 备 更 加 高 效 的 Cu2ZnSn(SxSe1-x)4 薄膜太阳能电池材料提供强有力的理论指导。（郝宁静）