中國科學(xué)院物理研究所的科研團(tuán)隊(duì)在新型薄膜光伏領(lǐng)域再次取得重大突破。由孟慶波研究員領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)成功將銅鋅錫硫硒（CZTSSe）薄膜太陽能電池的認(rèn)證效率提升至16.6%，這一成果標(biāo)志著我國在該領(lǐng)域連續(xù)第十次刷新世界紀(jì)錄，相關(guān)技術(shù)已具備產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用條件。

研究團(tuán)隊(duì)通過開發(fā)原子空位調(diào)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了銅鋅原子有序排列，從材料晶體結(jié)構(gòu)層面降低了缺陷密度和能量損耗。這項(xiàng)基礎(chǔ)研究突破為效率提升奠定了關(guān)鍵基礎(chǔ)，使得電池效率在三年內(nèi)實(shí)現(xiàn)從13%到16%的跨越式發(fā)展。目前該技術(shù)已通過多國光伏專家聯(lián)合認(rèn)證，相關(guān)數(shù)據(jù)被收錄在國際權(quán)威效率榜單中。

與傳統(tǒng)硅基太陽能電池相比，CZTSSe材料具有顯著優(yōu)勢。其組成元素銅、鋅、錫在地殼中儲量豐富，制備成本較現(xiàn)有技術(shù)降低40%以上。實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)顯示，該材料在太空輻射環(huán)境下仍能保持85%以上的初始效率，特別適合深空探測器、低軌衛(wèi)星等特殊場景應(yīng)用。研究團(tuán)隊(duì)已成功制備出柔性電池組件，最小彎曲半徑達(dá)3毫米，為可穿戴設(shè)備和移動能源系統(tǒng)提供了新的解決方案。

隨著全球能源轉(zhuǎn)型加速，太空基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)對新型能源技術(shù)提出更高要求。CZTSSe薄膜電池憑借輕質(zhì)化（單位面積重量<1kg/m2）、高效率、長壽命等特性，成為地面分布式能源和空間能源平臺的理想選擇。據(jù)測算，采用該技術(shù)的衛(wèi)星太陽能板重量可減輕60%，發(fā)電成本下降35%，這將大幅降低商業(yè)航天發(fā)射和運(yùn)營成本。

該團(tuán)隊(duì)在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域持續(xù)深耕十余年，先后攻克材料結(jié)晶控制、界面缺陷修復(fù)等關(guān)鍵技術(shù)難題。近三年發(fā)表在《自然-能源》等頂級期刊的研究成果顯示，通過元素?fù)诫s和界面工程優(yōu)化，電池開路電壓提升至0.92V，填充因子達(dá)到78%，這些參數(shù)均達(dá)到國際領(lǐng)先水平。目前團(tuán)隊(duì)已與多家能源企業(yè)建立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，加速推進(jìn)中試生產(chǎn)線建設(shè)。

據(jù)科研人員介紹，當(dāng)電池效率突破18%、組件效率達(dá)到16%時，該技術(shù)將具備全面市場化競爭力。預(yù)計未來五年內(nèi)，CZTSSe薄膜電池將在建筑一體化光伏、新能源汽車充電系統(tǒng)、便攜式電源等領(lǐng)域形成百億級市場規(guī)模。研究團(tuán)隊(duì)正在開發(fā)疊層電池技術(shù)，通過與鈣鈦礦材料結(jié)合，有望將效率進(jìn)一步提升至25%以上。