2月26日,中国科学院青岛生物能源与过程研究所宣布,其研究团队在铜锌锡硫硒太阳能电池(CZTSSe)材料上取得重要突破,光电转换效率超过15%,并已获得国际权威机构认证。该研究成果已在国际学术期刊《自然·能源》上正式发表。
据央视新闻介绍,CZTSSe太阳能电池的核心优势在于原材料"平民化"——铜、锌、锡等主要组成元素在地壳中储量丰富,完全不依赖稀有金属,从源头上压低了材料成本。同时,该电池采用溶液法制备,工艺门槛较低,制造费用可控;作为薄膜电池,材料消耗量也远低于传统硅基电池。此外,CZTSSe材料不含有毒元素,安全环保,且在复杂环境下仍能维持稳定性能,具备大规模推广的条件。
不过,这类材料此前一直面临一个核心瓶颈:高温制备过程中,材料内部的金属离子容易发生无序迁移,导致晶体结构紊乱、缺陷增多,直接制约了电池效率的提升。
针对这一难题,研究团队创新性地在材料内部引入了一层名为Li₂SnS₃的特殊"界面相"结构。这层结构在关键反应阶段发挥"引导"作用,能够有效调控金属离子的迁移路径,使晶体生长更加均匀有序,从根本上减少了材料内部缺陷。
借助这一新机制,研究团队实现了多项关键指标的突破:实验室光电转换效率达到15.45%,国际权威认证效率为15.04%;在较窄带隙条件下,开路电压首次突破600mV。研究还从材料生长机理层面,首次系统阐明了"离子迁移—缺陷—性能"三者之间的内在关联,为破解该类光伏器件的性能瓶颈提供了全新思路。
在太阳能电池技术领域,国内企业的专利布局也在持续推进。据国家知识产权局信息,通威太阳能近期申请了一项优化集电栅线设计的太阳电池专利,旨在降低载流子传输损耗以实现降本增效。
凭借低成本、环保无毒、原料充裕等综合优势,CZTSSe被视为极具潜力的下一代太阳能电池技术路线。随着全球清洁能源转型步伐加快,上述研究成果为该技术走向产业化奠定了重要基础。
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本文源自:市场资讯
作者:观察君
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