2月26日消息，據(jù)央視新聞報(bào)道，中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過程研究所研究團(tuán)隊(duì)在銅鋅錫硫硒太陽能電池（CZTSSe）研究中取得重大突破，其光電轉(zhuǎn)換效率突破15%并獲國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證。

CZTSSe是極具潛力的下一代太陽能電池技術(shù)，核心優(yōu)勢(shì)顯著：

-主要組成元素在地殼中儲(chǔ)量豐富，不依賴稀有金屬，材料成本低；

-采用溶液法制備、薄膜電池形態(tài)，制備成本和材料用量雙低；

-不含毒元素，安全環(huán)保，在復(fù)雜環(huán)境中性能穩(wěn)定，適合大規(guī)模推廣應(yīng)用。

此前該技術(shù)的發(fā)展受核心難題制約——高溫制備過程中，材料內(nèi)部金屬離子易無序遷移，導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)紊亂、缺陷增多，電池效率難以提升。

研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)性提出創(chuàng)新解決方案，在材料內(nèi)部引入Li?SnS?特殊“界面相”結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)如同“交通指揮員”，能引導(dǎo)金屬離子沿正確路線移動(dòng)，平衡離子遷移差異，讓晶體結(jié)構(gòu)更均勻穩(wěn)定，大幅減少材料內(nèi)部缺陷，同時(shí)促進(jìn)晶粒更大、更整齊地生長(zhǎng)，從根本上提升電池發(fā)電能力。

借助這一新機(jī)制，研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)突破：

-實(shí)驗(yàn)室光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)15.45%，國(guó)際權(quán)威認(rèn)證效率為15.04%；

-在1.10eV較窄帶隙條件下，開路電壓首次突破600mV，破解了該類光伏器件的性能瓶頸。

Li2SnS3界面相調(diào)控金屬離子遷移示意圖

同時(shí)，團(tuán)隊(duì)還從材料生長(zhǎng)機(jī)理層面，首次系統(tǒng)闡釋了“離子遷移—缺陷—性能”三者間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，形成了系統(tǒng)的理論支撐。

該研究成果不僅為CZTSSe太陽能電池的后續(xù)研發(fā)提供了全新思路，也為其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用筑牢了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。