近日，中國可再生能源學(xué)會(huì)光伏專業(yè)委員會(huì)發(fā)布了“2020年太陽電池中國最高效率”，南京郵電大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院辛顥教授課題組“IAM團(tuán)隊(duì)”的銅鋅錫硫硒薄膜太陽能電池登榜。

隨著能源危機(jī)、環(huán)境污染等問題日益嚴(yán)重，開發(fā)新能源迫在眉睫。太陽能作為一種清潔能源，具有取之不盡、用之不竭等優(yōu)點(diǎn)。在眾多太陽能電池中，銅鋅錫硫硒薄膜電池作為第三代太陽能電池，其吸光層材料組成元素地殼豐度高，低毒性，理論效率高，是一種可持續(xù)發(fā)展的綠色光伏材料。

“銅鋅錫硫硒具備組分元素儲(chǔ)量豐富、毒害低、光吸收系數(shù)大和帶隙可調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)，理論轉(zhuǎn)化效率高達(dá)32.2%。”辛顥教授告訴記者，2013年Mitzi等人利用非真空肼溶液法率先創(chuàng)造了12.6%的世界效率紀(jì)錄，2019年Kim 等人通過真空濺射法也同樣制備出了12.62%的銅鋅錫硫硒器件。銅鋅錫硫硒太陽能電池世界效率經(jīng)過6年發(fā)展依然停留在12.6%，這既是挑戰(zhàn)也是機(jī)遇。

“銅鋅錫硫原料成本只有硅的八分之一、銅銦鎵硒的五分之一，這也是它的一大優(yōu)勢(shì)，相較于條件苛刻的真空濺射法，我們選用了更易操作的溶液法，同時(shí)也符合綠色發(fā)展理念。”辛顥教授結(jié)合自身優(yōu)勢(shì)，通過控制溶液中的化合反應(yīng)來控制前驅(qū)膜的性質(zhì)，進(jìn)而調(diào)控銅鋅錫硫硒吸光層的光電性質(zhì)及光伏性能，將DMSO溶液法制備的銅鋅錫硫硒電池性質(zhì)由最初的4.3%逐步提高到目前的12.4%。本次入選中國最高效率的銅鋅錫硫硒電池為2018年完成并經(jīng)世界權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證，能量轉(zhuǎn)換效率為11.56%，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

“我們實(shí)驗(yàn)室最新刷新的轉(zhuǎn)換效率是活性面積效率13.6%，而且首次將電池的開路電壓損失降低到了300毫伏以下。五年做了近萬個(gè)小電池塊了。”目前，辛顥教授課題組的研究成果在多個(gè)國際知名期刊發(fā)表，申請(qǐng)多項(xiàng)中國發(fā)明專利并已授權(quán)。