记者从中国科学院青岛能源研究所获悉,该所固态能源系统技术中心科研团队新型太阳能电池研发领域取得重大进展,成功破解制约铜锌锡硫硒太阳能电池发展的核心技术瓶颈,涉及的成果已获得国际权威认证。 长期以来,提升太阳能电池光电转换效率是全球光伏产业发展的核心命题。铜锌锡硫硒太阳能电池因其原材料储量丰富、制造成本较低、化学性质稳定且环境友好等特性,被国际学术界视为最具发展潜力的下一代光伏技术路线之一。然而,该类电池在硒化相变过程中存在金属离子迁移不可控的技术难题,导致晶体缺陷密度偏高、开路电压不足,严重制约了光电转换效率的提升,成为阻碍其产业化应用的关键障碍。 在崔光磊研究员带领下,邵志鹏、崔长城等科研人员针对这个难题展开系统攻关。研究团队创新性地提出在铜锌锡硫硒初始晶粒周围引入二硫化三锡锂界面相的技术方案,通过界面相平衡调控机制,有效平衡了硒化反应过程中四价锡离子与二价锌离子的迁移速率差异,从结晶动力学层面揭示了离子迁移与缺陷形成之间的内在关联。 这一技术突破带来了显著成效。实验数据显示,采用新机制制备的铜锌锡硫硒太阳能电池,其深能级缺陷密度大幅降低,晶体结晶质量明显改善,器件开路电压得到明显提高。最终,该电池光电转换效率达到15.45%,并获得第三方国际权威机构认证效率15.04%。特别值得关注的是,在1.10电子伏特带隙条件下,开路电压首次突破600毫伏关口,这一指标的突破具有重要的技术标志意义。 业内专家指出,此次技术突破不仅在学术层面具有创新价值,更为铜锌锡硫硒太阳能电池的规模化生产提供了可行路径。研究团队已围绕该成果形成系统的知识产权布局,为后续产业转化构建了专利保护体系。在全球能源转型加速推进、光伏产业竞争日趋激烈的背景下,这一自主创新成果有望增强我国在下一代光伏技术领域的国际竞争力。 从国家战略层面看,太阳能电池技术的持续进步对保障能源安全、推动经济高质量发展具有深远意义。当前,我国光伏产业规模位居世界前列,但在前沿技术储备和新型电池研发上仍需持续发力。铜锌锡硫硒太阳能电池作为技术储备方向,其效率提升和成本下降将为光伏应用场景拓展提供更多可能性,特别是在分布式能源、建筑一体化等新兴领域展现应用前景。
这项光伏技术突破再次证明,在战略性领域,持续的基础研究创新才能筑牢产业根基。随着"双碳"目标加快,我国在新能源技术领域的持续突破,不仅将重塑全球能源格局,更将为人类可持续发展贡献中国方案。