南邮团队创造第三代太阳能电池

近日，中国可再生能源学会光伏专业委员会发布了“2020年太阳电池中国最高效率”，南京邮电大学材料科学与工程学院辛颢教授课题组“IAM团队”的铜锌锡硫硒薄膜太阳能电池登榜。

随着能源危机、环境污染等问题日益严重，开发新能源迫在眉睫。太阳能作为一种清洁能源，具有取之不尽、用之不竭等优点。在众多太阳能电池中，铜锌锡硫硒薄膜电池作为第三代太阳能电池，其吸光层材料组成元素地壳丰度高，低毒性，理论效率高，是一种可持续发展的绿色光伏材料。

“铜锌锡硫硒具备组分元素储量丰富、毒害低、光吸收系数大和带隙可调节等优点，理论转化效率高达32.2%。”辛颢教授告诉记者，2013年Mitzi等人利用非真空肼溶液法率先创造了12.6%的世界效率纪录，2019年Kim 等人通过真空溅射法也同样制备出了12.62%的铜锌锡硫硒器件。铜锌锡硫硒太阳能电池世界效率经过6年发展依然停留在12.6%，这既是挑战也是机遇。

“铜锌锡硫原料成本只有硅的八分之一、铜铟镓硒的五分之一，这也是它的一大优势，相较于条件苛刻的真空溅射法，我们选用了更易操作的溶液法，同时也符合绿色发展理念。”辛颢教授结合自身优势，通过控制溶液中的化合反应来控制前驱膜的性质，进而调控铜锌锡硫硒吸光层的光电性质及光伏性能，将DMSO溶液法制备的铜锌锡硫硒电池性质由最初的4.3%逐步提高到目前的12.4%。本次入选中国最高效率的铜锌锡硫硒电池为2018年完成并经世界权威机构认证，能量转换效率为11.56%，达到国际领先水平。

“我们实验室最新刷新的转换效率是活性面积效率13.6%，而且首次将电池的开路电压损失降低到了300毫伏以下。五年做了近万个小电池块了。”目前，辛颢教授课题组的研究成果在多个国际知名期刊发表，申请多项中国发明专利并已授权。