在全球能源轉型與太空探索加速推進的背景下,太陽能技術正面臨前所未有的挑戰與機遇。低軌衛星互聯網、太空能源基地等重大工程,對太陽能設備提出了低成本、長壽命、輕質化以及資源可持續的嚴苛要求。在此背景下,一種由銅、鋅、錫等常見元素組成的新型薄膜光伏材料——銅鋅錫硫硒(CZTSSe),憑借其資源豐富、成本低廉、環境友好以及抗太空輻照等顯著優勢,逐漸成為科研領域的焦點。
然而,盡管CZTSSe材料具備諸多優勢,其光伏技術的發展卻并非一帆風順。近十年來,受材料缺陷復雜、原子排布無序以及內部能量損耗大等多重因素制約,CZTSSe電池的性能提升與產業化進程一度陷入停滯。如何突破這些技術瓶頸,成為擺在科研人員面前的一道難題。
近日,中國科學院物理研究所孟慶波團隊傳來喜訊。該團隊經過不懈努力,成功攻克了CZTSSe材料結晶、原子結構與缺陷調控等關鍵科學問題,從根源上降低了缺陷活性與內部損耗,實現了電池性能的顯著提升。據悉,該團隊在2022年便率先突破了13%的效率瓶頸,隨后在短短三年內,連續實現了14%、15%、16%的跨尺度躍升,并完成了器件放大與柔性組件的構建。
這一系列突破性的成果,不僅彰顯了我國在新型光伏領域的科研實力,更為CZTSSe電池的產業化奠定了堅實基礎。根據薄膜光伏的發展規律,當電池效率達到15%至16%的區間時,便具備了逐步產業化的條件。而當前CZTSSe電池16.6%的效率,疊加其自身的資源與環境優勢,無疑已經邁過了這一關鍵門檻。
值得一提的是,該團隊的相關研究成果自2023年起已連續五次在國際學術期刊《自然?能源》上發表,得到了國際同行的高度認可與關注。隨著技術的不斷進步與成本的進一步降低,未來當CZTSSe電池的效率接近20%、組件效率達到18%并實現批量制備時,其有望在航天裝備等領域發揮重要作用,為全球能源轉型與太空探索貢獻中國智慧與力量。








