中国研究人员创造铜锌锡硫太阳能电池效率新世界纪录：15.45%

研究人员称，其铜锌锡硫（黄锡矿）领域的突破为下一代太阳能电池的大规模生产铺平了道路。

中国科学院的研究人员研制出一种新型铜锌锡硫（黄锡矿）太阳能电池，其能量转换效率创造了世界纪录。

在测试中，该团队的太阳能电池实测效率达到15.45%，并获得国际第三方认证的效率为15.04%。研究人员称，这一新突破为使用该材料的下一代太阳能电池的工业化生产铺平了道路。

下一代薄膜太阳能电池

铜锌锡硫（黄锡矿）是一种天然存在的矿物，由铜、锌、锡和硫组成。它因其原料丰富、无毒且生产成本低廉，在下一代薄膜太阳能电池应用中极具前景。

正如《光伏杂志》的一篇报道所指出的，预计未来铜锌锡硫不会出现供应瓶颈。在这方面，它比铜铟镓硒化合物是更好的候选材料，因为预计铜铟镓硒会出现供应瓶颈。然而，在大规模生产中，铜锌锡硫的效率不如铜铟镓硒。此外，迄今为止，充分发挥铜锌锡硫潜力的努力也一直受到制造过程中形成的缺陷的阻碍。

在此次最新成果之前，铜锌锡硫太阳能电池的世界纪录效率为14.2%。这是由同一个中科院团队于2024年6月在实验室规模的器件上实现的。中科院在一份新闻稿中解释说，为了创造新纪录，他们解决了"不可控的金属离子迁移"这一"核心技术挑战"。

当可移动离子在晶格内交换位置时，就会发生这种情况。这会产生缺陷，从而降低效率、导致性能逐渐退化，并损害稳定性以及长期可靠性。

克服不可控的金属离子迁移

为了克服不可控的金属离子迁移问题，该团队提出了一种利用界面相平衡的新机制。

他们开发了一种基于名为Li₂SnS₃（LTS）的锂锡硫化合物的中间相。据该团队称，这改变了阳离子迁移路径，平衡了铜和锡迁移的差异。它还稳定了电池结，提高了效率和可靠性。

中科院在其声明中指出："通过减慢反应动力学，LTS中间相能够实现更可控的晶粒生长，从而促进形成更大、更均匀的晶粒。""这显著减少了深能级缺陷，并提高了整体晶体质量。"

该团队在标准光照条件下测试了他们的新型电池，发现其效率达到了15.45%，并且在1.10 eV的带隙下，开路电压超过了600 mV。该团队表示，这"代表了该材料的一个异常高的电压，表明长期存在的能量损耗问题可以被克服。"

中科院团队还宣布，由于这一新突破，他们已经创建了一个涵盖整个LTS工艺的知识产权组合。这将为CZTSSe太阳能电池的最终产业化提供支持。

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