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中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心清潔能源實(shí)驗(yàn)室孟慶波團(tuán)隊(duì)自2016年開展CZTSSe薄膜太陽能電池研究以來，通過對(duì)CZTSSe材料和器件更深入的物理和化學(xué)認(rèn)識(shí)，在該領(lǐng)域已經(jīng)取得了諸多進(jìn)展。先后報(bào)道了CZTSSe電池電荷損失和缺陷性質(zhì)分析、環(huán)境友好水溶液體系金屬-分子配位調(diào)控、薄膜生長模式調(diào)控、材料生長動(dòng)力學(xué)協(xié)同調(diào)控等系列成果(Nat. Energy 2023, 8, 526; Adv. Mater. 2022, 34, 2202858；Adv. Energy Mater. 2021, 11, 2102298；Nano Energy, 2020, 76, 105042；Sci. Bull. 2020, 65, 738；Nano Energy 2020, 89, 106405；Joule, 2020, 4, 472)。在此基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊(duì)于2022年創(chuàng)造了CZTSSe電池13.6%認(rèn)證效率，刷新了該電池世界紀(jì)錄，并被著名太陽能電池專家Martin Green教授主編的國際權(quán)威電池效率統(tǒng)計(jì)表“Solar cell efficiency tables (Version 60)”收錄。

最近，該團(tuán)隊(duì)通過更深入科學(xué)理解和技術(shù)攻關(guān)，在該方向取得了進(jìn)一步進(jìn)展，創(chuàng)造了14.9%的電池認(rèn)證效率。該結(jié)果已被美國可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)最新發(fā)布的“Best Research-Cell Efficiency Chart”收錄。NREL發(fā)布的Best Research-Cell Efficiency Chart是太陽能電池領(lǐng)域國際最權(quán)威的效率統(tǒng)計(jì)表，只嚴(yán)格審查收錄經(jīng)過獨(dú)立、公認(rèn)的測(cè)試實(shí)驗(yàn)室確認(rèn)并經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化過程報(bào)告的電池效率。這是中科院物理所開展太陽能電池研究以來第一次被NREL統(tǒng)計(jì)收錄。

CZTSSe太陽能電池首個(gè)認(rèn)證效率(9.7%)于2010年被NREL收錄，并于2014年達(dá)到12.6%，但之后長達(dá)7年時(shí)間一直未獲突破，電池效率進(jìn)入發(fā)展瓶頸期。直到2021年，我國科學(xué)家通過環(huán)境友好溶液體系取得了新進(jìn)展，獲得了13.0%認(rèn)證效率(NREL)，為打破CZTSSe電池效率瓶頸帶來了新曙光。中科院物理所團(tuán)隊(duì)的最新成果則在13.0%效率基礎(chǔ)上提高了近2%(絕對(duì)效率)。這一進(jìn)展代表了CZTSSe太陽能電池效率的巨大突破，也代表該電池及其關(guān)鍵核心技術(shù)將進(jìn)入新的發(fā)展階段。該突破同時(shí)為以CZTSSe為代表的新型無機(jī)薄膜太陽能電池體系的發(fā)展帶來新的機(jī)遇。

NREL Best Research-Cell Efficiency Chart  原文鏈接：https://www.nrel.gov/pv/cell-efficiency.html

圖1. NREL最新發(fā)布的最高電池效率紀(jì)錄表(Best Research-Cell Efficiency Chart)