中國(guó)在無機(jī)光伏材料薄膜化有新進(jìn)展溶液法制備柔性材料獲突破

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2025-09-16 00:51:38 新華網(wǎng)

南京郵電大學(xué)柔性電子全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室黃維院士和辛顥教授團(tuán)隊(duì)，通過溶液法獲得大面積“銅鋅錫硫硒”光伏薄膜，光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到10.1%，驗(yàn)證了無機(jī)化合物制備柔性光伏材料的產(chǎn)業(yè)化潛力。相關(guān)成果發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然·能源》上。

晶體硅作為第一代光伏材料質(zhì)地堅(jiān)硬，當(dāng)前研究熱點(diǎn)是將光伏材料變得柔軟、輕薄，甚至可以縫在衣服上。雖然鈣鈦礦等新一代光伏材料容易制成薄膜，但性能尚不穩(wěn)定。因此，第二代光伏材料“銅銦鎵硒”重新受到研究人員關(guān)注。

2021年，辛顥及其團(tuán)隊(duì)將銦和鎵替換為鋅和錫，并采用溶液法替代傳統(tǒng)的真空法，制備出0.1平方厘米的“銅鋅錫硫硒”光伏薄膜，光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到13%。然而，國(guó)際上通常認(rèn)為，只有當(dāng)光伏組件面積超過10平方厘米時(shí)，光電轉(zhuǎn)化效率才有實(shí)際意義。隨著薄膜面積增大，光電轉(zhuǎn)化效率會(huì)顯著下降。

經(jīng)過4年多的研究，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在溶液法制備薄膜的過程中，薄膜表面過早形成了致密結(jié)晶層，阻礙了硒滲入薄膜內(nèi)部。通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)和精準(zhǔn)調(diào)控溶液配方，團(tuán)隊(duì)提高了薄膜孔隙率，使其結(jié)構(gòu)更疏松，便于硒充分滲入，從而改善了薄膜均勻性和表面平整度，成功制備出有效面積達(dá)10.48平方厘米的光伏組件。

經(jīng)國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)測(cè)試，該組件的光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)10.1%，并被正式收錄于國(guó)際《太陽能電池效率表》中。黃維表示，“銅鋅錫硫硒”技術(shù)路線的優(yōu)勢(shì)在于原料儲(chǔ)量豐富、無毒且成本低，此次研究成果標(biāo)志著用溶液法制備無機(jī)柔性光伏材料不僅在理論上可行，而且具有產(chǎn)業(yè)化潛力。

(責(zé)任編輯：0764)

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