近日，中國科學院青島生物能源與過程研究所固態能源系統技術中心在高效銅鋅錫硫硒（CZTSSe）太陽能電池領域研究方面取得重要進展，在高效銅鋅錫硫硒太陽能電池方面實現了14.88%的第三方認證效率，在國際上處于該領域的第一梯隊。相關成果發表在國際知名期刊《先進材料》上。
高效銅鋅錫硫硒太陽能電池研究進展 青島能源所供圖
高效銅鋅錫硫硒太陽能電池具有元素儲量豐富、成本低、穩定性高、無毒等諸多優點，目前其認證效率已經突破14.9%，已經達到光伏技術商業化的門檻。同時，該太陽能可以直接兼容成熟的CIGS產業化路線，在薄膜太陽能電池領域展現出巨大的應用潛力。
2011年，固態能源技術中心開始布局硫化物半導體材料的研究，在新材料開發、半導體薄膜制備以及器件開發方面開展了系統的研究工作，在硫化物光電材料、硫化物儲能方面取得了一系列突破性進展。經過十余年持續研究投入，中心在高效銅鋅錫硫硒太陽能電池方面實現了14.88%的第三方認證效率，在國際上處于該領域的第一梯隊。
高效銅鋅錫硫硒材料的多元組分性質導致了化學反應路徑的多樣性和相結構及缺陷性質的復雜性，從而限制了其性能的提升，是目前該領域面臨的瓶頸問題。針對這一挑戰，中心通過深入研究和創新策略，對體相及界面嚴重非輻射復合的難題提出了解決思路，顯著提升了高效銅鋅錫硫硒太陽能電池的開路電壓和光電轉換效率。
團隊成功重建了異質結界面，減少了深能級缺陷，首先獲得了13.6%的光電轉換效率。隨后，研究團隊進一步通過優化前驅體溶液成分，成功制備了結晶度增強、缺陷減少的高效銅鋅錫硫硒吸收層，將光電轉換效率提高到14.1%。通過繼續深入探究硒化過程中元素不均勻的潛在機制，揭示了銅從吸收層向后界面擴散的現象。
該研究得到山東省自然科學基金重大基礎研究項目、國家自然科學基金、中國科學院戰略先導項目、中國科學院青促會、山東省泰山學者計劃和山東能源研究院等項目的支持。
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https://doi.org/202410.1002/adma.202400138
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