南京邮电大学柔性电子全国重点实验室传来重要突破:由黄维院士领衔、辛颢教授团队主导的研究,成功通过溶液法研制出大面积“铜锌锡硫硒”光伏薄膜,其光电转化效率达10.1%,相关成果被国际权威《太阳能电池效率表》收录,并于《自然·能源》期刊在线发表。这一进展为无机柔性光伏材料的产业化应用开辟了新路径。
当前光伏领域正经历从“硬质”到“柔性”的转型。传统晶体硅材料虽效率稳定,但质地坚硬、难以弯曲;新一代钙钛矿材料虽易制成薄膜,却面临性能不稳定、寿命短的挑战。在此背景下,第二代光伏材料“铜铟镓硒”因兼具柔性与效率优势,重新进入研究视野。然而,其薄膜良品率低、铟镓元素成本高昂等问题长期制约发展。
2021年,辛颢团队提出创新方案:以锌、锡替代昂贵的铟、镓,并采用溶液法取代传统真空工艺,成功制备出0.1平方厘米的“铜锌锡硫硒”薄膜,光电转化效率达13%。但国际标准要求光伏组件面积需超过10平方厘米才具备实用价值,而大面积制备时,薄膜效率常因硒元素渗透不足而大幅下降。
针对这一难题,团队通过四年攻关发现,溶液法制备过程中薄膜表面过早形成致密结晶层,阻碍了硒元素向内部渗透。为此,他们优化溶液“配方”,调控薄膜孔隙率,使其结构更疏松,从而提升硒的渗透效率。最终,团队成功制备出有效面积达10.48平方厘米的光伏组件,经国际权威机构测试,光电转化效率稳定在10.1%。
黄维院士指出,“铜锌锡硫硒”技术路线的核心优势在于原料储量丰富、无毒且成本低廉。此次突破不仅验证了溶液法制备无机柔性光伏材料的理论可行性,更通过大面积组件的稳定效率,展现了其规模化生产的潜力。该成果为柔性光伏技术的产业化应用提供了关键支撑,未来有望推动可穿戴设备、便携式能源等领域的发展。