青岛日报社/观海新闻2月27日讯 近日，中国科学院青岛生物能源与过程研究所（以下简称青岛能源所)研究团队在一种新型太阳能电池材料上，实现了超过15%的光电转换效率，获得了国际权威机构认证，发表于国际能源与材料领域顶级期刊《 Nature Energy》。这标志着我国在新一代太阳能技术研究中走在了世界前列。
这项技术的核心材料叫做铜锌锡硫硒太阳能电池（简称 CZTSSe）。听名字可能有点拗口，但它有几个非常“接地气”的优点：材料来源广泛，主要元素在地壳中储量丰富，不依赖稀有金属，材料成本低；通过溶液法制备，成本低；薄膜电池，材料用量低；安全环保，不含有毒元素，更适合大规模应用；稳定耐用，在复杂环境中依然能保持性能……这些优势让CZTSSe被认为是非常有潜力的下一代太阳能电池技术。
虽然这种材料“底子很好”，但长期以来有一个关键难题困扰着科研人员——在高温制备过程中，材料内部的金属离子容易“乱跑”。青岛能源所副研究员邵志鹏解释，这就像盖房子时，砖和钢筋在施工过程中自己乱移动，导致房子结构不稳，相关性能自然就上不去。这也是为什么CZTSSe太阳能电池的效率一直难以突破的重要原因。
而青岛能源所的研究团队提出了一个巧妙的新思路：在材料内部引入一层“界面相”作为“交通指挥员”。这层名为 Li2SnS3的特殊结构，可以在关键反应过程中引导金属离子按照正确路线移动，让晶体结构更加均匀、稳定，就像把“乱跑的材料”重新排好队。
这一方法能够让晶粒长得更大、更整齐，明显减少了材料内部的缺陷，从根本上提升了电池的发电能力。在这一新机制的帮助下，研究团队取得了一系列重要成果：光电转换效率达到15.45%；国际权威认证效率15.04%；在较窄带隙条件下，开路电压首次突破600毫伏，为解决该类型光伏器件的性能瓶颈提供了新思路；从材料生长机理层面，相关成果首次系统解释了“离子迁移—缺陷—性能”之间的关系，这些成果不仅在学术上具有重要意义，也为未来的产业化应用打下了坚实基础。
随着全球能源转型加速，这项成果有望在未来的清洁能源体系中发挥重要作用，为绿色低碳发展贡献新的方案。（青岛日报/观海新闻记者 耿婷婷）
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