我國科研人員在無機光伏材料薄膜化領域取得新進展

記者從南京郵電大學獲悉，該校柔性電子全國重點實驗室黃維院士和辛顥教授團隊，用溶液法獲得大面積“銅鋅錫硫硒”光伏薄膜，並以10.1%的光電轉化效率，驗證了無機化合物製備柔性光伏材料的產業化潛力。國際學術期刊《自然·能源》9月15日在線發表相關成果。

據辛顥介紹，第一代光伏材料晶體硅質地堅硬，當前光伏領域的研究熱點是將光伏材料變得柔軟、輕薄，甚至可以縫在衣服上。鈣鈦礦等新一代光伏材料雖然容易製成薄膜，但性能尚不穩定。在此背景下，第二代光伏材料“銅銦鎵硒”重回研究人員視野。

“‘銅銦鎵硒’因薄膜良品率低，且銦和鎵的成本高，長期沒有突破。”辛顥告訴記者，2021年，她和團隊將銦和鎵換成鋅和錫，又用溶液法取代傳統的真空法，製備出0.1平方釐米的“銅鋅錫硫硒”光伏薄膜，光電轉化效率達到13%。

但國際上通常認為，光伏組件的面積超過10平方釐米，光電轉化效率才有實際意義，可隨着薄膜面積放大，光電轉化效率會大幅降低。經過4年多研究，團隊發現，在溶液法制備薄膜的過程中，薄膜表面過早形成了緻密結晶層，擋住了硒滲入薄膜內部的通路。

團隊反覆實驗，精準調控溶液“配方”，提高薄膜孔隙率，讓結構更疏鬆，以便硒充分滲入，改善了薄膜均勻性與表面平整度，成功製備出有效面積達10.48平方釐米的光伏組件。

經國際權威機構測試，該組件的光電轉化效率達10.1%，並被國際《太陽能電池效率表》正式收錄。

黃維表示，“銅鋅錫硫硒”技術路線的優勢在於原料儲量豐富、無毒、成本低，此次研究成果標誌着用溶液法制備無機柔性光伏材料不僅在理論上可行，而且具有產業化潛力。（記者陳席元）