南京郵電大學(xué)柔性電子全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室近日取得重大突破——黃維院士團(tuán)隊(duì)與辛顥教授課題組通過溶液法成功制備出大面積“銅鋅錫硫硒”柔性光伏薄膜，經(jīng)國際權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證，其光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)10.1%，相關(guān)成果已發(fā)表于國際頂級(jí)期刊《自然·能源》。這一發(fā)現(xiàn)為無機(jī)化合物在柔性光伏領(lǐng)域的應(yīng)用開辟了新路徑，標(biāo)志著低成本、高穩(wěn)定性的柔性光伏材料產(chǎn)業(yè)化邁出關(guān)鍵一步。

當(dāng)前光伏材料研發(fā)聚焦于“柔性化”與“輕量化”，但主流技術(shù)路線均存在明顯短板。第一代晶體硅材料雖效率高，卻因質(zhì)地堅(jiān)硬難以應(yīng)用于可穿戴設(shè)備；第二代鈣鈦礦材料雖易制成薄膜，但穩(wěn)定性不足；而傳統(tǒng)第二代“銅銦鎵硒”材料則受制于銦、鎵元素的高成本及薄膜良品率低的問題。研究團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑，將目光投向“銅鋅錫硫硒”這一新型無機(jī)化合物體系。

2021年，辛顥團(tuán)隊(duì)首次采用溶液法替代傳統(tǒng)真空法，成功制備出0.1平方厘米的“銅鋅錫硫硒”薄膜，光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)13%。然而，國際光伏領(lǐng)域普遍認(rèn)為，組件面積需超過10平方厘米才具備實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。隨著薄膜尺寸放大，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)溶液法制備過程中，薄膜表面過早形成致密結(jié)晶層，阻礙了硒元素向內(nèi)部滲透，導(dǎo)致大面積組件效率驟降。

針對(duì)這一技術(shù)瓶頸，研究團(tuán)隊(duì)通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化溶液“配方”，精準(zhǔn)調(diào)控薄膜孔隙率，構(gòu)建出疏松多孔的微觀結(jié)構(gòu)。這一改進(jìn)使硒元素得以充分滲透，顯著提升了薄膜均勻性與表面平整度。最終，團(tuán)隊(duì)成功制備出有效面積達(dá)10.48平方厘米的光伏組件，其光電轉(zhuǎn)化效率穩(wěn)定在10.1%，并被國際《太陽能電池效率表》正式收錄。

黃維院士指出，該技術(shù)路線的核心優(yōu)勢(shì)在于原料成本低廉且無毒環(huán)保。銅、鋅、錫、硫、硒等元素儲(chǔ)量豐富，制備過程無需使用貴金屬，大幅降低了材料成本。此次突破不僅驗(yàn)證了溶液法制備無機(jī)柔性光伏材料的可行性，更為其規(guī)模化生產(chǎn)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。研究團(tuán)隊(duì)表示，下一步將聚焦于提升組件穩(wěn)定性與效率，推動(dòng)這一創(chuàng)新技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化。