新型薄膜光伏技术的研发, 取得了重要进展。25日, 记者从中国科学院物理研究所了解到, 该所孟庆波研究员团队成功制备出大面积铜锌锡硫硒薄膜光伏组件, 组件的光电转换效率达到13.0%, 刷新了该类组件效率的世界纪录, 为下一代低成本、环境友好型太阳能电池产业化奠定了坚实基础。相关研究成果在线发表于国际学术期刊《自然·材料》杂志。
铜锌锡硫硒属于一种新型薄膜光伏材料, 它是由铜、锌、锡等元素构成的, 这些元素在地球的储量颇为丰富, 价格较为低廉, 并且对环境友好 , 它被视作是下一代可持续太阳能电池相当重要的方向。近些年来 , 孟庆波团队已经先后10次让该类电池效率的世界纪录被刷新。然而 , 要把这种在实验室备受瞩目的材料推向实际应用 , 一个关键的难题展现在眼前: 一旦器件尺寸被放大 薄膜的均匀性就会急剧下降 , 效率也跟随其“缩水”。
孟庆波介绍说, 问题存在于溶液过程中, 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, 使其溶剂挥发不均匀, 元素分布不均匀, 结晶过程也不均匀, 这就如同和面时面疙瘩数量太多, 擀出的薄膜面皮厚度不一致, 鉴于此, 他们从分子尺度开端行动, 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策略情况, 团队研发出适宜大面积连续生产的溶液涂布工艺, 于10平方厘米的基板之上, 制造出高度均匀的铜锌锡硫硒薄膜。利用这薄膜制作成1平方厘米的小面积电池，其认证效率达到14.2%；借助激光划线制成6节子电池串联且总面积为10.5平方厘米的组件, 认证效率依旧高达13.0%。
孟庆波表示, 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, 这充分证明, 铜锌锡硫硒薄膜技术不仅能在实验室小面积上做得好, 也具备放大生产和产业化的潜力句号。
