新型薄膜光伏技术的研发，取得了重要进展。25日的时候, 记者从中国科学院物理研究所了解到, 该所孟庆波研究员所带领的团队, 成功制备出了大面积的铜锌锡硫硒薄膜光伏组件, 该组件的光电转换效率达到了13.0%, 刷新了这类组件效率的世界纪录, 为下一代低成本、以及环境友好型太阳能电池的产业化, 奠定了坚实的基础。相关的研究成果, 在线发表于国际学术期刊《自然-材料》杂志。
有种新型薄膜光伏材料是由铜、锌、锡、硫、硒构成的, 其中的铜、锌、锡等元素在地球上储量丰富, 价格低廉, 还对环境友好, 它被视作下一代可持续太阳能电池的重要发展方向。近些年来, 孟庆波带领的团队已经先后10次把该类电池效率的世界纪录给刷新了。然而, 要把这种在实验室备受瞩目的材料推向实际应用, 有一个关键难题出现了: 要是器件尺寸放大了, 那么薄膜均匀性就会迅速降低, 并且效率也会跟着下降。
孟庆波介绍说, 问题出在溶液过程, 在传统方法里, 金属离子跟有机分子会形成繁杂的交联网络, 致使溶剂挥发以及元素分布和结晶过程全部不均匀, 恰似和面时面疙瘩过多, 擀出来的薄膜“面皮”厚度不相同，鉴于此, 他们从分子尺度着手, 引入甲酰胺当作“协调员”, 精确调控金属离子与有机分子的配位结构, 成功破除了这种交联“乱局”。
针对这一分子配位调控之策略而言, 该团队研发出适配大范围连续生产的溶液涂布工艺, 于10平方厘米的基板之上, 制备出高度均匀的铜锌锡硫硒薄膜。利用此薄膜制作成1平方厘米的小面积电池, 其被认证的效率达到14.2%；借助激光划线致使成为6节子电池串联、总面积10.5平方厘米的组件, 而其被认证的效率仍然高达13.0%。
孟庆波表示, 这充分证明, 铜锌锡硫硒薄膜技术在实验室小面积上不仅能做得好, 还具备放大生产、产业化的潜力, 这项研究为低成本、绿色薄膜光伏组件的规模化制造提供了新思路。
