我国CZTSSe薄膜太阳能电池效率突破15% 关键界面相技术破解离子迁移难题

【区角快讯】2026年2月26日，央视新闻报道指出，中国科学院青岛生物能源与过程研究所科研团队在铜锌锡硫硒（CZTSSe）薄膜太阳能电池领域实现重大技术突破，其器件光电转换效率已超过15%，并获得国际权威第三方机构认证。

CZTSSe被视为极具前景的新一代光伏技术路线，具备多重优势：构成元素在地壳中储量丰富，无需依赖铟、碲等稀有金属，显著降低原材料成本；采用溶液法制备工艺，以薄膜形态成膜，兼具低材料消耗与低制造成本特性；同时不含铅、镉等有毒成分，环境友好且在复杂工况下稳定性优异，适宜大规模部署。

长期以来，该类电池受限于高温烧结过程中金属阳离子的无序迁移现象，引发晶格紊乱与高密度缺陷，严重制约效率提升。针对这一瓶颈，研究团队创新性地在材料体系中引入Li₂SnS₃作为特殊“界面相”，其作用类似“交通指挥员”，可有效调控不同金属离子的迁移路径与速率，缓解迁移失衡问题，从而促进晶体结构均匀化，显著抑制缺陷形成，并推动晶粒向更大尺寸、更高取向性方向生长。

依托该机制，团队取得多项关键性能指标突破：实验室测得最高光电转换效率达15.45%，经国际认证的稳态效率为15.04%；更值得注意的是，在1.10 eV的窄带隙条件下，开路电压首次跃升至600 mV以上，成功突破此类器件长期存在的电压损失瓶颈。

此外，研究还从结晶动力学角度首次系统揭示了离子迁移、缺陷演化与器件性能之间的内在关联，构建起完整的理论框架。业内分析认为，此项成果不仅为CZTSSe电池的效率优化开辟了新路径，也为其实现产业化落地奠定了坚实的技术与理论基础。