太陽能電池領(lǐng)域迎來一項(xiàng)突破性進(jìn)展，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所的科研團(tuán)隊(duì)在新型光伏材料研發(fā)中取得重要成果。他們開發(fā)的銅鋅錫硫硒（CZTSSe）太陽能電池實(shí)現(xiàn)15.45%的光電轉(zhuǎn)換效率，經(jīng)國際權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證效率達(dá)115.04%，相關(guān)研究已發(fā)表于國際能源領(lǐng)域頂級(jí)期刊《自然·能源》。

這種被視為下一代光伏技術(shù)候選者的CZTSSe電池，其核心優(yōu)勢在于材料成本與環(huán)保性能的雙重突破。研究團(tuán)隊(duì)指出，該材料主要元素在地殼中儲(chǔ)量豐富，不依賴稀有金屬，且可通過溶液法制備成薄膜電池，不僅材料用量僅為傳統(tǒng)硅基電池的1/10，制備過程中還完全規(guī)避了有毒元素的使用。這種特性使其在復(fù)雜環(huán)境下的穩(wěn)定性遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)，特別適合大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。

長期以來，CZTSSe電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程受限于金屬離子遷移難題。在高溫制備過程中，材料內(nèi)部銅、鋅等金屬離子如同脫緹的野馬，導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)紊亂，形成大量缺陷。這種"離子亂跑"現(xiàn)象直接制約了電池轉(zhuǎn)換效率的提升，此前該類型電池效率始終徘徊在10%以下。

科研團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地引入Li2SnS3界面相作為解決方案。這種特殊結(jié)構(gòu)在材料制備過程中扮演"離子交通指揮員"角色，通過精準(zhǔn)調(diào)控金屬離子的遷移路徑，使晶體生長方向趨于一致。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，界面相的引入使晶粒尺寸增大3倍以上，缺陷密度降低兩個(gè)數(shù)量級(jí)，電池開路電壓在窄帶隙條件下首次突破600mV大關(guān)。

該成果不僅刷新了CZTSSe電池效率紀(jì)錄，更從材料生長機(jī)理層面建立了"離子遷移-缺陷形成-性能衰減"的完整理論模型。研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人表示，這項(xiàng)突破為解決同類光伏器件的性能瓶頸提供了全新路徑，相關(guān)專利技術(shù)已形成完整保護(hù)體系，為后續(xù)產(chǎn)業(yè)化奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。