中國科學院物理研究所傳來重大科研進展,該所孟慶波研究員帶領的團隊在新型薄膜光伏領域取得關鍵突破。他們成功將銅鋅錫硫硒(CZTSSe)電池的權威認證效率提升至16.6%,同時完成高性能柔性電池及組件的研制工作,第十次刷新該領域世界紀錄,標志著我國在新型光伏技術領域實現全球領先,技術發展邁過產業化關鍵門檻。
在全球能源轉型加速推進的背景下,深空探索與空間基礎設施建設不斷升級,低軌衛星互聯網、太空能源基地等重大工程對太陽能技術提出更高要求,低成本、長壽命、輕質化以及資源可持續成為核心需求。CZTSSe材料憑借其獨特優勢脫穎而出,該材料由銅、鋅、錫等常見元素構成,不僅資源豐富、成本低廉,而且環境友好,還具備抗太空輻照的能力。其全薄膜疊層技術被視為未來地面與太空大規模能源應用的關鍵技術之一。
然而,過去十年間,CZTSSe光伏技術的發展遭遇瓶頸。材料缺陷復雜、原子排布無序以及內部能量損耗大等問題,嚴重制約了其性能提升。面對這些難題,孟慶波團隊潛心鉆研基礎研究長達十余年,精準鎖定材料結晶、原子結構與缺陷調控等關鍵科學問題。通過開發原子空位策略,引導銅鋅原子有序歸位,從根源上降低缺陷活性與內部損耗,為技術突破奠定基礎。
2022年,該團隊率先突破13%的效率瓶頸,此后三年連續實現14%、15%、16%的跨尺度躍升,并成功完成器件放大與柔性組件構建。根據薄膜光伏的發展規律,效率達到15% - 16%區間即可逐步推進產業化進程。當前,CZTSSe電池16.6%的效率,結合其自身優勢,已具備產業化的基礎條件。
展望未來,當CZTSSe電池效率接近20%、組件效率達到18%并實現批量制備后,其輕質柔性、可折疊展開以及資源可持續等優勢,將在便攜式能源系統、移動裝備供電,以及衛星、空間能源平臺和深空探測等新興應用場景中發揮重要作用,有望成為支撐未來新型能源體系和空間能源發展的關鍵技術方向之一。目前,團隊正持續深化基礎研究,推進技術研發,并聯動各方力量加快產業化進程。










