25日從中國科學院物理研究所獲悉，該所孟慶波研究員團隊在新型薄膜光伏領域再次取得突破，將銅鋅錫硫硒電池權威認證光電轉換效率提升至16.6%，并完成高性能柔性電池及組件研制，第10次刷新該領域世界紀錄，標志著我國在新型光伏領域實現(xiàn)全球領跑，技術邁過產業(yè)化關鍵門檻。

(中國科學院物理研究所供圖)

銅鋅錫硫硒是一種新型薄膜光伏材料，它的原料主要是銅、鋅、錫等常見元素，資源豐富、成本低，而且對環(huán)境影響小，還特別耐太空輻照。因為這些優(yōu)勢，這種材料被看作未來在地面和太空大規(guī)模應用的重要選擇，特別適合低軌衛(wèi)星、太空能源基地這類重大工程，正好滿足它們對太陽能技術“低成本、長壽命、輕質化”的核心需求。

“盡管這種材料優(yōu)勢很明顯，但近十年來，銅鋅錫硫硒光伏技術的發(fā)展并不順利。由于含有多種元素，材料容易出現(xiàn)復雜的缺陷、原子排列不規(guī)整、內部能量損耗大等問題，電池性能和整個行業(yè)的發(fā)展一度陷入停滯。”孟慶波說。

為解決這一難題，孟慶波帶領團隊先后攻克了材料結晶、原子結構調控、缺陷控制等關鍵技術難題。他們提出了一種“原子空位”策略，引導銅原子和鋅原子有序排列，從源頭上減少了缺陷活性和內部能量損耗。

2022年，孟慶波團隊率先突破了銅鋅錫硫硒光伏技術13%的光電轉換效率瓶頸。隨后三年間，團隊連續(xù)實現(xiàn)了14%、15%直至16%的效率跨越，并完成了高性能柔性電池及組件的研制。相關成果入選2023年度中國光伏領域重大科技進展。同時，從2023年起，他們的研究已連續(xù)五次發(fā)表在《自然·能源》雜志。

按照薄膜光伏的發(fā)展規(guī)律，光電轉換效率達到15%到16%這個區(qū)間，就可以逐步進入產業(yè)化階段。目前，銅鋅錫硫硒光伏技術的光電轉換效率已達16.6%，再加上材料本身的優(yōu)勢，這項技術已經(jīng)邁過了產業(yè)化的關鍵門檻。

業(yè)內預計，當電池效率接近20%、組件效率達到18%，并實現(xiàn)批量生產后，這項技術將具備全面的市場競爭力，有望廣泛應用于航天裝備等場景，為我國實現(xiàn)“雙碳”目標和航天強國戰(zhàn)略提供有力支撐。孟慶波表示，團隊后續(xù)將深化基礎研究、推進技術研發(fā)，聯(lián)動各方加快產業(yè)化進程，為全球清潔能源體系貢獻中國方案。