新型薄膜光伏技術(shù)研發(fā)取得重要進(jìn)展。記者25日從中國科學(xué)院物理研究所獲悉，該所孟慶波研究員團(tuán)隊(duì)成功制備出大面積銅鋅錫硫硒薄膜光伏組件，組件光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到13.0%，刷新了該類組件效率的世界紀(jì)錄，為下一代低成本、環(huán)境友好型太陽能電池產(chǎn)業(yè)化奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然·材料》雜志。

銅鋅錫硫硒是一種新型薄膜光伏材料，由銅、鋅、錫等地球儲量豐富、價(jià)格低廉且環(huán)境友好的元素組成，被認(rèn)為是下一代可持續(xù)太陽能電池的重要方向。近年來，孟慶波團(tuán)隊(duì)已先后10次刷新該類電池效率的世界紀(jì)錄。然而，要將這種“實(shí)驗(yàn)室明星”推向?qū)嶋H應(yīng)用，一個關(guān)鍵難題擺在面前：器件尺寸一旦放大，薄膜均勻性就急劇下降，效率也隨之“縮水”。

“問題出在溶液過程。”孟慶波介紹，傳統(tǒng)方法中，金屬離子與有機(jī)分子會形成復(fù)雜的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致溶劑揮發(fā)、元素分布和結(jié)晶過程都不均勻，就像和面時(shí)面疙瘩太多，搟出的薄膜“面皮”厚薄不一。為此，他們從分子尺度入手，引入甲酰胺作為“協(xié)調(diào)員”，精準(zhǔn)調(diào)控金屬離子與有機(jī)分子的配位結(jié)構(gòu)，成功打破了這種交聯(lián)“亂局”。

基于這一分子配位調(diào)控策略，團(tuán)隊(duì)開發(fā)出適合大面積連續(xù)生產(chǎn)的溶液涂布工藝，在10平方厘米的基板上制得了高度均勻的銅鋅錫硫硒薄膜。用這塊薄膜做成1平方厘米的小面積電池，認(rèn)證效率達(dá)到14.2%;而通過激光劃線做成6節(jié)子電池串聯(lián)、總面積10.5平方厘米的組件，認(rèn)證效率仍高達(dá)13.0%。

“這充分證明，銅鋅錫硫硒薄膜技術(shù)不僅能在實(shí)驗(yàn)室小面積上做得好，也具備放大生產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)化的潛力。”孟慶波表示，這項(xiàng)研究為低成本、綠色薄膜光伏組件的規(guī)模化制造提供了新思路。