南京郵電大學(xué)柔性電子全國重點實驗室傳來突破性進(jìn)展——黃維院士與辛顥教授團(tuán)隊通過溶液法成功制備出大面積“銅鋅錫硫硒”光伏薄膜，其光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)10.1%，相關(guān)成果已被國際權(quán)威《太陽能電池效率表》收錄，并于國際學(xué)術(shù)期刊《自然·能源》在線發(fā)表。這一成果為無機(jī)化合物柔性光伏材料的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用開辟了新路徑。

傳統(tǒng)光伏材料以晶體硅為主，其質(zhì)地堅硬且重量較大，難以滿足柔性穿戴設(shè)備的需求。近年來，鈣鈦礦等新型材料雖具備薄膜化潛力，但穩(wěn)定性不足的問題始終制約其應(yīng)用。在此背景下，團(tuán)隊將目光轉(zhuǎn)向第二代光伏材料“銅銦鎵硒”，但該材料存在良品率低、銦鎵成本高昂等瓶頸，長期未能實現(xiàn)突破。

2021年，研究團(tuán)隊通過元素替代與工藝革新取得關(guān)鍵進(jìn)展：將銦、鎵替換為儲量更豐富的鋅、錫，并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平方厘米才具備實用價值，而薄膜面積擴(kuò)大后效率驟降的問題成為新的技術(shù)障礙。

經(jīng)過四年持續(xù)攻關(guān)，團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)效率衰減的根源在于溶液法制備過程中薄膜表面過早形成致密結(jié)晶層，阻礙了硒元素向薄膜內(nèi)部的滲透。針對這一難題，研究團(tuán)隊通過反復(fù)實驗優(yōu)化溶液配方，精準(zhǔn)調(diào)控薄膜孔隙率，使其結(jié)構(gòu)更疏松，從而確保硒元素充分滲入。這一改進(jìn)顯著提升了薄膜均勻性與表面平整度，最終成功制備出有效面積達(dá)10.48平方厘米的光伏組件。

經(jīng)國際權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測，該組件光電轉(zhuǎn)化效率穩(wěn)定在10.1%，且材料體系具有顯著優(yōu)勢：原料儲量豐富、無毒環(huán)保、制備成本低廉。黃維院士指出，此次突破不僅驗證了溶液法制備無機(jī)柔性光伏材料的理論可行性，更展現(xiàn)了其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的巨大潛力。目前，團(tuán)隊正進(jìn)一步優(yōu)化工藝參數(shù)，為大規(guī)模生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。