中國科學(xué)院物理研究所傳來重大科研進(jìn)展，該所孟慶波研究員帶領(lǐng)的團隊在新型薄膜光伏領(lǐng)域取得關(guān)鍵突破。他們成功將銅鋅錫硫硒（CZTSSe）電池的權(quán)威認(rèn)證效率提升至16.6%，同時完成高性能柔性電池及組件的研制工作，第十次刷新該領(lǐng)域世界紀(jì)錄，標(biāo)志著我國在新型光伏技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)全球領(lǐng)先，技術(shù)發(fā)展邁過產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵門檻。

在全球能源轉(zhuǎn)型加速推進(jìn)的背景下，深空探索與空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷升級，低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)、太空能源基地等重大工程對太陽能技術(shù)提出更高要求，低成本、長壽命、輕質(zhì)化以及資源可持續(xù)成為核心需求。CZTSSe材料憑借其獨特優(yōu)勢脫穎而出，該材料由銅、鋅、錫等常見元素構(gòu)成，不僅資源豐富、成本低廉，而且環(huán)境友好，還具備抗太空輻照的能力。其全薄膜疊層技術(shù)被視為未來地面與太空大規(guī)模能源應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一。

然而，過去十年間，CZTSSe光伏技術(shù)的發(fā)展遭遇瓶頸。材料缺陷復(fù)雜、原子排布無序以及內(nèi)部能量損耗大等問題，嚴(yán)重制約了其性能提升。面對這些難題，孟慶波團隊潛心鉆研基礎(chǔ)研究長達(dá)十余年，精準(zhǔn)鎖定材料結(jié)晶、原子結(jié)構(gòu)與缺陷調(diào)控等關(guān)鍵科學(xué)問題。通過開發(fā)原子空位策略，引導(dǎo)銅鋅原子有序歸位，從根源上降低缺陷活性與內(nèi)部損耗，為技術(shù)突破奠定基礎(chǔ)。

2022年，該團隊率先突破13%的效率瓶頸，此后三年連續(xù)實現(xiàn)14%、15%、16%的跨尺度躍升，并成功完成器件放大與柔性組件構(gòu)建。根據(jù)薄膜光伏的發(fā)展規(guī)律，效率達(dá)到15% - 16%區(qū)間即可逐步推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。當(dāng)前，CZTSSe電池16.6%的效率，結(jié)合其自身優(yōu)勢，已具備產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)條件。

展望未來，當(dāng)CZTSSe電池效率接近20%、組件效率達(dá)到18%并實現(xiàn)批量制備后，其輕質(zhì)柔性、可折疊展開以及資源可持續(xù)等優(yōu)勢，將在便攜式能源系統(tǒng)、移動裝備供電，以及衛(wèi)星、空間能源平臺和深空探測等新興應(yīng)用場景中發(fā)揮重要作用，有望成為支撐未來新型能源體系和空間能源發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)方向之一。目前，團隊正持續(xù)深化基礎(chǔ)研究，推進(jìn)技術(shù)研發(fā)，并聯(lián)動各方力量加快產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。