中科院团队将CZTSSe薄膜光伏效率提升至16.6%（2026-03-25）
作者：泷澹新材料产业网编辑部
2026年3月25日，中国科学院物理研究所孟庆波团队联合杭州电子科技大学等单位，在国际顶级期刊《自然·能源》（Nature Energy）在线发表了题为“Alkali-metal-mediated control of phase segregation for flexible kesterite solar cells and modules with improved efficiency”的研究成果，宣布其在铜锌锡硫硒（CZTSSe）薄膜光伏材料领域取得重大突破，成功将CZTSSe柔性太阳电池及组件的光电转换效率提升至16.6%（权威认证值），并完成了高性能柔性电池及组件的研制，这一成果刷新了该领域的效率纪录，推动CZTSSe薄膜光伏技术进入产业化临界区间。
CZTSSe薄膜光伏材料是一种新型低成本、环境友好型光伏材料，由铜、锌、锡、硫、硒五种元素组成，具有原材料储量丰富、无铅无毒、制备工艺简单、成本低廉等优势，被认为是最具潜力替代传统晶硅光伏材料的新一代光伏材料之一，广泛应用于航天、分布式光伏、便携式光伏设备、建筑光伏一体化（BIPV）等领域。然而，长期以来，CZTSSe材料存在结晶动力学复杂、相分离难以控制、缺陷密度高、器件电压低等技术难题，导致其光电转换效率始终难以提升，制约了其产业化进程。
孟庆波团队长期致力于CZTSSe薄膜光伏材料的研究，围绕多元硫族化合物材料中复杂相分离调控这一关键科学问题，经过多年的系统攻关，逐步建立了对CZTSSe材料结晶动力学、原子有序度调控及缺陷演化机制的整体认识。在近三年内，团队相继实现了14%、15%及16%多个跨尺度效率突破，推动该体系重新进入快速发展阶段。此次研究中，团队系统揭示了碱金属元素在柔性CZTSSe薄膜晶体生长过程中的差异化作用机制，发现传统钠（Na）调控虽可促进晶粒生长并改善薄膜形貌，但同时会诱导SnSex中间相的大尺度偏析，从而限制器件电压提升。
基于这一发现，研究人员创新提出“动力学竞争调控”策略，通过引入锂（Li）元素调节铜相关相的自由能演化路径，使其在晶化过程中优先消耗硒元素，从而有效抑制SnSex相的无序生长，实现多相体系的协同有序演化。依托这一机制突破，团队成功制备出高质量柔性CZTSSe吸收层，实现柔性太阳电池光电转换效率达到14.5%（认证效率14.2%），刷新了该类柔性CZTSSe电池效率纪录；同时，进一步构建了叠瓦式柔性CZTSSe光伏组件，在超过10平方厘米面积上实现12.7%的光电转换效率（认证效率12.0%），不仅超越了日本Solar Frontier公司保持十余年的组件效率纪录，也实现了柔性CZTSSe组件性能首次超过刚性器件。
据悉，该团队的相关研究成果已连续4次被国际光伏权威统计平台美国可再生能源国家实验室（现更名为落基山国家实验室）发布的“Best Research-Cell Efficiency Chart”收录，同时，由国际著名光伏专家Martin A. Green教授主编的国际权威综述《Solar Cell Efficiency Tables》迄今也已10次收录该团队在CZTSSe电池及组件效率方面取得的世界最高效率结果。此次16.6%的效率突破，标志着CZTSSe薄膜光伏技术已达到产业化临界区间，为其大规模商业化应用奠定了坚实的技术基础。
业内专家表示，CZTSSe薄膜光伏材料的效率突破，不仅解决了长期制约该领域发展的技术难题，也为光伏产业的多元化发展提供了新路径。与传统晶硅光伏材料相比，CZTSSe材料的成本可降低30%以上，且柔性特性使其能够适应更多复杂场景的应用，未来随着产业化技术的进一步成熟，有望在航天、分布式光伏等领域实现广泛应用，为全球“双碳”目标的实现提供新的支撑。
数据来源：《自然·能源》（Nature Energy）2026年3月20日在线论文、科学网2026年3月23日报道《柔性CZTSSe太阳电池与光伏组件效率取得新纪录》、中科院物理研究所官方新闻发布会实录。
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