中国科学院青岛生物能源与过程研究所的研究团队搞了个新发明,让新一代太阳能电池的效率一下子突破了15%。大家平时看到的太阳能板多半是深蓝色的硅板,但其实科学家们早就想找更便宜、更环保、原料更足的技术。这个团队最近在铜锌锡硫硒太阳能电池(CZTSSe)上取得了突破,把转换效率做到了超过15%,而且这事儿还拿到了国际权威机构的认证,成果直接发在国际能源与材料领域的顶刊《自然·能源》上。 CZTSSe这种材料特别有前途,因为它不需要稀有金属,主要元素在地壳里储量丰富,做起来便宜又安全环保,还适合大规模应用。不过以前一直有个头疼的问题:高温制备的时候,里面的金属离子老乱跑,就像盖房子时砖和钢筋乱动一样,导致结构不稳、性能上不去。 为了解决这个难题,青岛生物能源与过程研究所的研究人员在材料里加了一层叫Li2SnS3的特殊界面相。这层结构就像个“交通指挥员”,能引导金属离子走正确的路线,让晶体结构变得均匀稳定。用这种方法做出来的晶粒更大更整齐,材料内部的缺陷少了很多。 有了这个机制的帮助,研究团队取得了不少新成就:光电转换效率达到了15.45%,国际权威认证给出的结果是15.04%;在较窄带隙的条件下,开路电压也首次突破了600mV。他们还系统解释了离子迁移、缺陷和性能之间的关系。 这些成果为产业化应用打下了基础。随着全球能源转型加速,这项技术有望在未来清洁能源体系里发挥重要作用,给绿色低碳发展提供新的解决方案。