纳米压印光刻制备周期性ZnO亚波长结构提升Cu2ZnSnSe4太阳能电池全向光捕获效率

研究人员通过纳米压印光刻技术，在Cu2ZnSnSe4（CZTSe）薄膜太阳能电池表面构建三种周期性纳米结构，显著提升了其在AM1.5G/室内光照下的转换效率。实验表明，结构化表面使AM1.5G光照效率从5.54%提升至9.05%，室内光照效率从2.93%增至5.09%，同时具备优异的大角度入射光适应性和耐候性（结构组效率衰减率34.81% vs 无结构组48.01%）。更值得注意的是，刻蚀过程产生的自修复效应改善了界面缺陷，为光电器件性能优化提供了新思路。

　　

这项突破性研究展示了纳米压印光刻技术(Nanoimprint Lithography)在光伏领域的精妙应用——通过设计周期性氧化锌(ZnO)亚波长结构，成功激活了硒化铜锌锡(Cu₂ZnSnSe₄, CZTSe)薄膜太阳能电池的全向光捕获能力。当标准AM1.5G太阳光照射时，这些精密的纳米结构如同微型光漏斗，将电池转换效率从基准值5.54%大幅提升至9.05%；而在室内照明环境下，效率提升幅度更为显著（2.93%→5.09%），揭示出该结构对漫反射光的独特调控优势。

耐候性测试中，结构化电池展现出34.81%的效率衰减率，较传统平面电池48.01%的衰减表现更为稳健。有趣的是，随着刻蚀时间的延长，这些纳米结构不仅发挥光学增强作用，更意外触发了半导体界面的"自愈"机制——缺陷态密度降低使得载流子复合率显著下降。这一发现突破了单纯光学设计的局限，为新型光伏器件"光-电-材料"协同优化提供了重要范式。