问题——全球能源转型不断推进的背景下,太阳能技术正从地面发电加快走向更多应用场景;低轨卫星互联网建设、空间基础设施升级和深空探测任务,对光伏提出了更综合也更苛刻的要求:既要成本可控、寿命可靠,也要做到轻量化,并确保材料供应可持续。相比之下,传统硅基路线在一些特殊场景仍受制于重量、形态适配以及极端环境下的可靠性,新型薄膜光伏因此成为重要补充。如何在材料可持续的前提下提升薄膜电池效率,并让工艺具备可制造性,是行业共同面对的关键问题。 原因——CZTSSe薄膜光伏主要由铜、锌、锡等相对常见元素构成,资源更易获得、潜在成本更低,也更环保;同时其抗辐照等特性显示出一定的空间应用潜力,因此被认为是面向未来的候选技术之一。但该体系长期进展受限,核心瓶颈在材料与器件的微观结构:多元素带来更复杂的缺陷类型,原子占位无序难以完全避免,进而增加能量损耗、强化载流子复合,使性能提升在较长时间内趋于停滞。近十年国际上持续投入研究,但要在效率与稳定性上实现明显跨越,仍面临不小的科学与工程挑战。 影响——据涉及的信息,中国科学院物理研究所孟庆波团队近期将CZTSSe电池的权威认证效率提升至16.6%,并完成高性能柔性电池及组件研制。其意义不仅在于效率数字本身,更在于展示了“可验证、可放大、可组件化”的能力:权威认证提升了技术的可信度与可比性;柔性器件与组件的实现,则为轻质化、可贴合载体的应用打开了空间。按照薄膜光伏的一般技术演进规律,当效率进入15%至16%区间且具备器件放大能力后,产业化往往进入可评估、可验证的窗口期。此次16.6%的效率叠加材料端的潜在成本与资源优势,意味着该路线正接近从实验室走向工程化的关键节点。 对策——从研究路径看,团队将重点放在提升材料结晶质量、调控原子结构和治理缺陷等关键问题上,通过从源头降低缺陷活性与内部损耗,推动效率持续提升。公开信息显示,团队在突破13%瓶颈后,先后实现14%、15%、16%等阶梯式跨越,并继续推进器件面积放大与柔性组件构建。另外,围绕机理与器件结构优化的研究成果持续在国际期刊发表,有助于形成更可复现的工艺认知与评价体系。业内人士指出,薄膜光伏走向产业化不只看单点效率,还要同时解决规模一致性、稳定性、良率与成本等综合指标。下一阶段需在工艺窗口控制、关键材料与装备国产化、组件封装可靠性,以及辐照与热循环等场景化验证上加强协同攻关,加快打通从材料、器件到组件的工程化链条。 前景——面向未来,CZTSSe叠层与全薄膜技术被认为仍有进一步提效空间。若电池效率向接近20%迈进、组件效率达到约18%并实现批量制备,该路线有望特定场景率先形成突破,尤其是在对重量敏感、对材料供应链可持续性要求较高的航天装备与空间能源系统中体现竞争力。在地面应用上,其低成本与环保属性也具备潜在优势,但仍需在长期可靠性、规模制造与全生命周期经济性评估上拿出更扎实的数据支撑。随着我国光伏产业链配套能力增强、应用场景持续拓展,新型薄膜路线若能在效率、稳定性与制造成本之间取得更好的平衡,有望成为我国光伏技术体系的重要增量。
从16.6%此权威认证效率到柔性组件的工程化探索,CZTSSe薄膜光伏的进展不只是单项指标的提升,更是向“可制造、可验证、可应用”迈出的关键一步。面对能源转型与空间基础设施建设的双重需求,能否在提升效率的同时同步夯实可靠性与规模化制造能力,将决定这项技术能否真正走出实验室、服务重大应用,也将为我国新型光伏技术体系的自主可控与多元布局提供新的支点。