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近日，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，并以10.1%的光電轉(zhuǎn)化效率，驗證了無機化合物制備柔性光伏材料的產(chǎn)業(yè)化潛力。國際學術(shù)期刊《自然·能源》9月15日在線發(fā)表相關(guān)成果。
據(jù)辛顥介紹，第一代光伏材料晶體硅質(zhì)地堅硬，當前光伏領(lǐng)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制成薄膜，但性能尚不穩(wěn)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。
2025年9月15日，辛顥（中）和學生探討優(yōu)化光伏組件性能。（南京郵電大學供圖）
“‘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(tǒng)的真空法，制備出0.1平方厘米的“銅鋅錫硫硒”光伏薄膜，光電轉(zhuǎn)化效率達到13%。
但國際上通常認為，光伏組件的面積超過10平方厘米，光電轉(zhuǎn)化效率才有實際意義，可隨著薄膜面積放大，光電轉(zhuǎn)化效率會大幅降低。經(jīng)過4年多研究，團隊發(fā)現(xiàn)，在溶液法制備薄膜的過程中，薄膜表面過早形成了致密結(jié)晶層，擋住了硒滲入薄膜內(nèi)部的通路。
團隊反復實驗，精準調(diào)控溶液“配方”，提高薄膜孔隙率，讓結(jié)構(gòu)更疏松，以便硒充分滲入，改善了薄膜均勻性與表面平整度，成功制備出有效面積達10.48平方厘米的光伏組件。
10.48平方厘米薄膜光伏組件實物。（南京郵電大學供圖）
經(jīng)國際權(quán)威機構(gòu)測試，該組件的光電轉(zhuǎn)化效率達10.1%，并被國際《太陽能電池效率表》正式收錄。
黃維表示，“銅鋅錫硫硒”技術(shù)路線的優(yōu)勢在于原料儲量豐富、無毒、成本低，此次研究成果標志著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(chǎn)業(yè)化潛力。
