25日从中国科学院物理研究所获悉，该所孟庆波研究员团队在新型薄膜光伏领域再次取得突破，将铜锌锡硫硒电池权威认证光电转换效率提升至16.6%，并完成高性能柔性电池及组件研制，第10次刷新该领域世界纪录，标志着我国在新型光伏领域实现全球领跑，技术迈过产业化关键门槛。
(中国科学院物理研究所供图)
铜锌锡硫硒是一种新型薄膜光伏材料，它的原料主要是铜、锌、锡等常见元素，资源丰富、成本低，而且对环境影响小，还特别耐太空辐照。因为这些优势，这种材料被看作未来在地面和太空大规模应用的重要选择，特别适合低轨卫星、太空能源基地这类重大工程，正好满足它们对太阳能技术“低成本、长寿命、轻质化”的核心需求。
“尽管这种材料优势很明显，但近十年来，铜锌锡硫硒光伏技术的发展并不顺利。由于含有多种元素，材料容易出现复杂的缺陷、原子排列不规整、内部能量损耗大等问题，电池性能和整个行业的发展一度陷入停滞。”孟庆波说。
为解决这一难题，孟庆波带领团队先后攻克了材料结晶、原子结构调控、缺陷控制等关键技术难题。他们提出了一种“原子空位”策略，引导铜原子和锌原子有序排列，从源头上减少了缺陷活性和内部能量损耗。
2022年，孟庆波团队率先突破了铜锌锡硫硒光伏技术13%的光电转换效率瓶颈。随后三年间，团队连续实现了14%、15%直至16%的效率跨越，并完成了高性能柔性电池及组件的研制。相关成果入选2023年度中国光伏领域重大科技进展。同时，从2023年起，他们的研究已连续五次发表在《自然·能源》杂志。
按照薄膜光伏的发展规律，光电转换效率达到15%到16%这个区间，就可以逐步进入产业化阶段。目前，铜锌锡硫硒光伏技术的光电转换效率已达16.6%，再加上材料本身的优势，这项技术已经迈过了产业化的关键门槛。
业内预计，当电池效率接近20%、组件效率达到18%，并实现批量生产后，这项技术将具备全面的市场竞争力，有望广泛应用于航天装备等场景，为我国实现“双碳”目标和航天强国战略提供有力支撑。孟庆波表示，团队后续将深化基础研究、推进技术研发，联动各方加快产业化进程，为全球清洁能源体系贡献中国方案。
