中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所的科研團(tuán)隊(duì)在新型太陽(yáng)能電池領(lǐng)域取得關(guān)鍵進(jìn)展，其研發(fā)的銅鋅錫硫硒（CZTSSe）太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率突破15%，相關(guān)成果已通過(guò)國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證。這一突破標(biāo)志著我國(guó)在低成本、高效率薄膜太陽(yáng)能電池技術(shù)上邁出重要一步。

作為下一代光伏技術(shù)的有力候選者，CZTSSe電池具有三大核心優(yōu)勢(shì)：其原料元素在地殼中儲(chǔ)量豐富，無(wú)需依賴貴金屬；采用溶液法制備工藝，可顯著降低材料消耗與生產(chǎn)成本；不含鉛等有毒物質(zhì)，在高溫、高濕等復(fù)雜環(huán)境下仍能保持穩(wěn)定性能，具備大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用潛力。然而，此前該技術(shù)長(zhǎng)期受制于高溫制備過(guò)程中金屬離子無(wú)序遷移導(dǎo)致的晶體缺陷問(wèn)題，制約了效率提升。

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)創(chuàng)新性的材料設(shè)計(jì)，在CZTSSe吸收層與緩沖層之間引入Li?SnS?特殊界面相結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)如同精密的"離子導(dǎo)航系統(tǒng)"，通過(guò)調(diào)控金屬離子的遷移路徑，有效平衡了銅、鋅、錫等離子的擴(kuò)散速率差異。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，這種界面調(diào)控使晶體結(jié)構(gòu)均勻性提升40%以上，缺陷密度降低兩個(gè)數(shù)量級(jí)，同時(shí)促進(jìn)了晶粒的定向生長(zhǎng)，為高效載流子傳輸創(chuàng)造了條件。

基于這一突破性機(jī)制，研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的跨越：實(shí)驗(yàn)室制備的電池器件光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)15.45%，第三方認(rèn)證效率為15.04%；在1.10電子伏特的窄帶隙條件下，開路電壓突破600毫伏大關(guān)，刷新了同類光伏器件的世界紀(jì)錄。這些數(shù)據(jù)表明，該技術(shù)成功突破了CZTSSe電池長(zhǎng)期面臨的性能瓶頸。

更值得關(guān)注的是，科研團(tuán)隊(duì)從原子尺度揭示了離子遷移行為與材料缺陷形成之間的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)，構(gòu)建了完整的"離子遷移-缺陷演化-器件性能"理論模型。該理論不僅解釋了界面相結(jié)構(gòu)提升效率的內(nèi)在機(jī)制，更為后續(xù)材料優(yōu)化提供了精準(zhǔn)的設(shè)計(jì)指南。

據(jù)介紹，這項(xiàng)研究通過(guò)界面工程與缺陷調(diào)控的協(xié)同創(chuàng)新，為CZTSSe太陽(yáng)能電池的產(chǎn)業(yè)化開辟了新路徑。目前團(tuán)隊(duì)正與多家企業(yè)合作推進(jìn)中試放大，重點(diǎn)解決大面積制備工藝與長(zhǎng)期穩(wěn)定性等工程化難題，相關(guān)技術(shù)有望在建筑一體化光伏、可穿戴設(shè)備供電等領(lǐng)域率先應(yīng)用。