太阳能电池突破了15%的光电转换效率,这次的成果主要归功于铜锌锡硫硒(CZTSSe)电池。这种电池不仅把光电转换效率推到15%以上,还拿到了国际权威机构的认证,相关成果登上了《自然·能源》杂志。这个效率数字其实很亮眼,15%、15.04%、15.45%,它显示出这个材料接近商业化的前景。在太阳能发电这个领域,CZTSSe让很多人从屋顶上看到的蓝色硅板联想到了未来的希望。CZTSSe材料其实在地壳中储量非常丰富,所以生产成本较低。制备过程也不复杂,实验室里用溶液法把它印成薄膜,设备和能耗都下降很多。CZTSSe电池还没有毒性,并且可以回收利用。这个材料在复杂环境中也能保持良好的性能。虽然CZTSSe材料有很多优点,但是它一直面临着一个技术瓶颈:高温烧结时离子迁移导致晶体结构不稳定。团队把这个问题形象地比喻成砖和钢筋自己挪位置,结果房子结构松散。为了解决这个问题,团队在材料中植入了一层Li2SnS3界面相来引导离子的运动路径。Li2SnS3相当于给离子提供了单行道,让它们按照预定的路线移动。这样一来,晶粒变得更大更整齐,缺陷减少了很多,发电能力也提升了不少。CZTSSe电池这次取得了关键指标的突破:实测15.45%的光电转换效率、权威认证15.04%的效率、开路电压突破600mV、以及机理上的系统性突破。这些成果为后续产业化铺平了道路。全球能源转型加速推进时,低成本、高效率、长寿命的光伏技术是非常重要的组成部分。CZTSSe凭借原料充足、制备简单、环保安全等优势有望在清洁能源体系中扮演重要角色。所以说,未来清洁能源解决方案中CZTSSe很有可能成为一种重要选择。