中国在无机光伏材料薄膜化有新进展 溶液法制备柔性材料获突破

南京邮电大学柔性电子全国重点实验室黄维院士和辛颢教授团队，通过溶液法获得大面积“铜锌锡硫硒”光伏薄膜，光电转化效率达到10.1%，验证了无机化合物制备柔性光伏材料的产业化潜力。相关成果发表在国际学术期刊《自然·能源》上。

晶体硅作为第一代光伏材料质地坚硬，当前研究热点是将光伏材料变得柔软、轻薄，甚至可以缝在衣服上。虽然钙钛矿等新一代光伏材料容易制成薄膜，但性能尚不稳定。因此，第二代光伏材料“铜铟镓硒”重新受到研究人员关注。

2021年，辛颢及其团队将铟和镓替换为锌和锡，并采用溶液法替代传统的真空法，制备出0.1平方厘米的“铜锌锡硫硒”光伏薄膜，光电转化效率达到13%。然而，国际上通常认为，只有当光伏组件面积超过10平方厘米时，光电转化效率才有实际意义。随着薄膜面积增大，光电转化效率会显著下降。

经过4年多的研究，团队发现，在溶液法制备薄膜的过程中，薄膜表面过早形成了致密结晶层，阻碍了硒渗入薄膜内部。通过反复实验和精准调控溶液配方，团队提高了薄膜孔隙率，使其结构更疏松，便于硒充分渗入，从而改善了薄膜均匀性和表面平整度，成功制备出有效面积达10.48平方厘米的光伏组件。

经国际权威机构测试，该组件的光电转化效率达10.1%，并被正式收录于国际《太阳能电池效率表》中。黄维表示，“铜锌锡硫硒”技术路线的优势在于原料储量丰富、无毒且成本低，此次研究成果标志着用溶液法制备无机柔性光伏材料不仅在理论上可行，而且具有产业化潜力。