南邮团队研发铜锌锡硫硒薄膜电池，转换效率突破10.1%

南京邮电大学柔性电子（未来技术）学院在国家重点实验室建设方面取得标志性进展：由中国科学院黄维院士领衔、辛颢教授团队主导的科研项目，创新性地采用低成本溶液法制备工艺，成功研发出40cm²级"铜锌锡硫硒"（CZTSSe）柔性光伏薄膜，其经国际认证的光电转化效率突破10%大关。这一突破性成果不仅入选国际光伏领域权威的《太阳能电池效率表》（Solar cell efficiency tables），更以研究长文形式发表于顶级期刊《自然·能源》（Nature Energy），标志着我国在新型无机柔性光伏材料研发领域取得重要突破。 全球光伏技术正经历从刚性基底向柔性器件的革命性转型。尽管传统晶硅电池拥有25%左右的稳定转换效率，但其固有的脆性特征严重制约了在可穿戴电子、建筑一体化等新兴场景的应用；而当下炙手可热的钙钛矿电池虽然具备优异的柔性加工性能，却因材料本征稳定性问题迟迟未能实现规模化商用。这种产业背景下，兼具柔韧特性和稳定本征的第二代光伏材料"铜铟镓硒"（CIGS）重新获得学术界关注。但该技术路线长期受困于两个核心痛点：真空镀膜工艺导致的良率制约，以及稀有金属铟（In）、镓（Ga）带来的原材料成本压力。 2024年初，辛颢教授团队创新性地提出"元素替代+工艺革新"双轨策略：一方面以地壳储量丰富的锌（Zn）、锡（Sn）替代稀缺的铟镓元素，另一方面采用溶液法制备取代传统高耗能真空工艺。通过精准调控前驱体溶液配比，成功实现0.1cm²微型器件13%的效率突破。但根据国际电工委员会（IEC）标准，具有实用价值的光伏组件有效面积必须突破10cm²，而大面积化制备过程中普遍存在的"边缘效应"和"成分梯度"问题会导致效率显著衰减。 针对这一行业共性难题，研究团队历经48个月的持续攻关，首次揭示了溶液法制程中"表面结晶致密化"这一关键机制：薄膜表面过早形成的致密结晶层会严重阻碍硒元素（Se）的纵向渗透，造成活性层成分不均匀。基于此发现，团队创新开发出"多孔前驱体调控技术"，通过引入新型络合剂调节溶胶-凝胶过程的相分离行为，使薄膜形成理想的三维贯通孔道结构。经同步辐射表征验证，优化后的薄膜硒元素分布均匀性提升300%，最终制备出有效面积10.48cm²的完整组件，经日本AIST、德国弗劳恩霍夫ISE等国际顶尖实验室交叉验证，效率稳定维持在10.1%以上。 黄维院士在成果发布会上强调，CZTSSe技术路线具有三重显著优势：原料成本仅为CIGS的1/5（锌锡价格分别为铟的1/50和1/20）、完全不含重金属毒性物质、且与现有卷对卷印刷工艺高度兼容。本次突破不仅从科学层面证明了溶液法制备大面积无机柔性光伏器件的可行性，更在工程层面验证了其产业化良率（批内均匀性±3.2%）。该技术有望在三年内实现兆瓦级中试生产，为柔性光伏在智能纺织品、车载供电系统、空间可展开电源等新兴领域提供颠覆性解决方案。