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近日，中南大学物理学院特聘副教授童传佳指导三位本科生，与英国约克大学Keith P. McKenna教授合作在国际高水平著名期刊ACS Energy Letters上发表了题为“Cu−Zn Cation Disorder in Kesterite Cu2ZnSn(SxSe1-x)4Solar Cells”原创学术论文。中南大学为第一单位，本科生朱安宇和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。

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。

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。

研究团队介绍

童传佳，物理学院特聘副教授。1991年生于安徽，2012年本科毕业于同济大学，随后保送至中国工程物理研究院硕博连读，期间赴美国南加州大学联培。2018年赴英国约克大学从事博士后研究，2021年入职中南大学，主要从事第一性原理计算。在JACS，ACS Energy Lett., Appl. Phys. Lett.等SCI期刊发表论文三十余篇，谷歌学术引用2500余次，H因子20。童老师爱好中国古典文学，觅同道有志青年（本科生、研究生）加入团队，格物穷理，吟诗作赋，共继绝学。

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来源 | 物理学院

作者| 郝宁静

编辑 | 蔡坤涵

审核 | 韩艳 邓皓迪 张瑜