中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心清洁能源实验室孟庆波团队自2016年开展CZTSSe薄膜太阳能电池研究以来,通过对CZTSSe材料和器件更深入的物理和化学认识,在该领域已经取得了诸多进展。先后报道了CZTSSe电池电荷损失和缺陷性质分析、环境友好水溶液体系金属-分子配位调控、薄膜生长模式调控、材料生长动力学协同调控等系列成果(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)。在此基础上,该团队于2022年创造了CZTSSe电池13.6%认证效率,刷新了该电池世界纪录,并被著名太阳能电池专家Martin Green教授主编的国际权威电池效率统计表“Solar cell efficiency tables (Version 60)”收录。
最近,该团队通过更深入科学理解和技术攻关,在该方向取得了进一步进展,创造了14.9%的电池认证效率。该结果已被美国可再生能源实验室(NREL)最新发布的“Best Research-Cell Efficiency Chart”收录。NREL发布的Best Research-Cell Efficiency Chart是太阳能电池领域国际最权威的效率统计表,只严格审查收录经过独立、公认的测试实验室确认并经过标准化过程报告的电池效率。这是中科院物理所开展太阳能电池研究以来第一次被NREL统计收录。
CZTSSe太阳能电池首个认证效率(9.7%)于2010年被NREL收录,并于2014年达到12.6%,但之后长达7年时间一直未获突破,电池效率进入发展瓶颈期。直到2021年,我国科学家通过环境友好溶液体系取得了新进展,获得了13.0%认证效率(NREL),为打破CZTSSe电池效率瓶颈带来了新曙光。中科院物理所团队的最新成果则在13.0%效率基础上提高了近2%(绝对效率)。这一进展代表了CZTSSe太阳能电池效率的巨大突破,也代表该电池及其关键核心技术将进入新的发展阶段。该突破同时为以CZTSSe为代表的新型无机薄膜太阳能电池体系的发展带来新的机遇。
NREL Best Research-Cell Efficiency Chart 原文链接:https://www.nrel.gov/pv/cell-efficiency.html
图1. NREL最新发布的最高电池效率纪录表(Best Research-Cell Efficiency Chart)
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