記者從南京郵電大學(xué)獲悉，該校柔性電子全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室黃維院士和辛顥教授團(tuán)隊(duì)，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(yàn)證了無(wú)機(jī)化合物制備柔性光伏材料的產(chǎn)業(yè)化潛力。國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然·能源》9月15日在線(xiàn)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(jiān)硬，當(dāng)前光伏領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)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(xué)生探討優(yōu)化光伏組件性能。（南京郵電大學(xué)供圖）

“‘銅銦鎵硒’因薄膜良品率低，且銦和鎵的成本高，長(zhǎng)期沒(méi)有突破。”辛顥告訴記者，2021年，她和團(tuán)隊(duì)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(dá)到13%。

但國(guó)際上通常認(rèn)為，光伏組件的面積超過(guò)10平方厘米，光電轉(zhuǎn)化效率才有實(shí)際意義，可隨著薄膜面積放大，光電轉(zhuǎn)化效率會(huì)大幅降低。經(jīng)過(guò)4年多研究，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在溶液法制備薄膜的過(guò)程中，薄膜表面過(guò)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(tuán)隊(duì)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，精準(zhǔn)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(dá)10.48平方厘米的光伏組件。

10.48平方厘米薄膜光伏組件實(shí)物。（南京郵電大學(xué)供圖）

經(jīng)國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)測(cè)試，該組件的光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)10.1%，并被國(guó)際《太陽(yáng)能電池效率表》正式收錄。

黃維表示，“銅鋅錫硫硒”技術(shù)路線(xiàn)的優(yōu)勢(shì)在于原料儲(chǔ)量豐富、無(wú)毒、成本低，此次研究成果標(biāo)志著用溶液法制備無(wú)機(jī)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。