08月28日讯,我国下一代薄膜光伏技术取得里程碑式突破。中国科学院物理研究所孟庆波研究员团队成功研发出大面积铜锌锡硫硒薄膜光伏组件,以13.0%的光电转换效率刷新同类型组件世界纪录,攻克了大面积制备效率衰减的行业难题,为低成本、绿色环保的新型太阳能电池规模化落地扫清关键障碍。相关重磅科研成果已正式刊发于国际顶级学术期刊《自然·材料》,获得全球光伏领域权威认可。
据了解,铜锌锡硫硒(CZTSSe)是全球公认的下一代潜力光伏材料,核心原材料为铜、锌、锡等地壳储量丰富的常见金属元素,无稀有贵金属、无有毒有害物质,具备成本低廉、绿色环保、稳定性强、抗辐照等多重优势,完美契合光伏产业降本增效、绿色低碳的发展趋势,同时在太空光伏、新型叠层电池等前沿领域具备极高的应用价值。但长期以来,该类材料存在大面积制备均匀性差、效率衰减明显的技术痛点,严重制约其产业化落地。
针对行业技术瓶颈,本次科研团队创新研发出适配工业化量产的大面积连续溶液涂布工艺,彻底解决了薄膜规模化制备的均匀性难题。技术实测数据显示,科研团队在10平方厘米基板上成功制备出高度均匀的铜锌锡硫硒功能薄膜,依托该薄膜打造的1平方厘米小面积单体电池,认证光电转换效率可达14.2%,单体性能表现优异。
更具产业化意义的是,该技术完美实现了性能规模化保留。科研人员通过精密激光划线工艺,制备出由6节子电池串联而成、总面积10.5平方厘米的光伏组件,经权威认证,组件整体光电转换效率仍稳定达到13.0%,大幅打破了以往小面积高效、大面积低效的行业困境,充分验证了该技术的量产可行性与性能稳定性。
相较于传统晶硅光伏、碲化镉等薄膜光伏技术,本次突破的铜锌锡硫硒薄膜光伏技术核心优势突出。一方面,原材料获取便捷、成本可控,无需依赖稀缺矿产资源,能够有效规避原材料价格波动带来的成本压力;另一方面,制备工艺绿色无污染,生产流程适配现代化连续量产生产线,量产门槛更低。同时,该材料抗辐射、耐老化的特性,不仅适用于地面分布式光伏、集中式光伏电站,还可适配低轨卫星、太空能源基地等高端场景,应用场景极为广阔。
业内分析表示,当前全球光伏产业竞争日趋激烈,行业整体进入提质降本、技术迭代的关键阶段。传统光伏技术已逐步逼近效率天花板,而新型薄膜光伏技术是产业突破瓶颈、开辟新增长空间的核心方向。本次中科院团队刷新世界纪录的技术成果,不仅补齐了铜锌锡硫硒光伏技术的量产短板,构建了全新的低成本规模化制造体系,也为我国光伏产业摆脱传统技术路径依赖、抢占下一代光伏技术赛道制高点提供了核心技术支撑。
随着该工艺持续优化与落地迭代,未来有望大幅降低光伏设备生产成本,推动清洁能源进一步普及,同时助力我国在新型薄膜光伏、太空光伏等前沿领域建立技术壁垒,赋能新能源产业高质量升级。