近日，DGIST团队制备出了实验室规模的CZTSSe光伏电池，显示出12.6%转换效率的世界纪录。CZTSSe是什么？这颗薄膜光伏电池领域的新星有什么独特之处？

目前光伏市场上薄膜太阳能电池主要分为硅基薄膜太阳能电池、碲化镉 (CdTe) 薄膜太阳能电池、铜铟镓硒 (CIGS) 薄膜太阳能电池三大类。薄膜光伏电池具有价格低、弱光性好、柔性便携等优点，然而在光伏领域一直以来都是晶硅电池占据主流，同时晶硅产品成本不断下滑大情况下，薄膜产品很难形成竞争力，成本高昂、容易造成环境污染是薄膜光伏电池组件一直无法解决的问题。

薄膜光伏组件新产品

市场上商业化的薄膜光伏组件由像铟、镓这样的稀土元素，或者镉这样的高毒性金属组成，CIGS与CdTe等薄膜电池都各自存在成本高昂和使用场景有限等方面的问题。

由康晋奎博士和金大桓博士领导的一个科学家小组DGIST一直试图通过实验用更便宜、更丰富的元素制成光伏组件。目前，他们已经在《高级能源材料》上发表了他们的最新研究成果。

以青铜(铜-锡)和黄铜(铜-锌)为基础材料的CZTSSe薄膜太阳能电池由无毒的、地球中广泛存在的材料组成，并且由于其低成本、高耐久性和可持续性而在世界范围内得到研究。

突破量产效率障碍

在薄膜技术中，尽管这些组件的理论效率与顶级市场产品的效率相当，但在实际使用中，它们的效率往往会严重落后。

这是因为在“退火”(或加热和冷却以制造CZTSSe膜的过程)期间，材料中形成了各种缺陷，例如“点”缺陷、“表面”缺陷和“体积”缺陷。这些缺陷破坏了电流，导致产生电能损失。

因此，科学家们想找到一种方法来合成质量最佳的CZTSSe(铜、锌、锡、硫和硒)薄膜。他们改变退火曲线，这对CZTSSe薄膜的晶粒尺寸有很大影响:退火时间越长，退火温度越高，晶粒越大，电损耗越小。

随着退火温度和时间的增加，CZTSSe薄膜的性质由于分解而发生变化。为了绕过这个问题，研究小组使用了一种特殊的“液体辅助法”，这种方法可以让直链淀粉颗粒以更快的速度生长。这意味着晶粒即使在低温下也能长大，阻止了CZTSSe薄膜性能发生变化。

有了这个新发现，在寻找低成本无污染太阳能的过程中，一个重大障碍已经被克服。

2019年3月，由于成本高于市场现有水平，深赛格叫停建设CdTe薄膜光伏产业基地项目，2019年5月，凯龙股份由于无法获得环评批文发布公告终止实施CdTe薄膜光伏组件项目，然而并不意味着拥有比晶硅电池更高理论效率值的薄膜光伏电池应让步于晶硅，随着各种问题的逐步解决，晶硅电池效率接近极限，薄膜光伏电池仍有着不可替代的发展潜力。

金博士表示，CZTS光伏电池没有目前有毒和稀有金属的缺点，可以在任何想要安装的地方安装，包括电子设备、家用物品、建筑和车辆等各种场景。


原标题： CZTSSe光伏电池问世，能解决薄膜光伏组件痛点？