全用“便宜元素”：薄膜光伏组件效率刷新世界纪录！

太阳能电池技术领域最近有了一项新突破。中国科学院物理研究所研发的一种基于铜锌锡硫硒（CZTSSe）的薄膜光伏组件，将大面积光电转换效率的世界纪录刷新至13.0%。

这项技术之所以受关注，是因为它用的都是地壳里储量丰富且便宜安全的元素。相比市面上依赖稀有金属或有毒元素的薄膜电池，它一直被视作下一代可持续光伏技术的重点方向。

但这名“接班人”有个长期未解的痛点：在实验室里做小面积电池效率很高，一旦想把面积放大用于实际发电，效率就会大幅缩水。业内俗称的“电池到组件效率损失”，一直是阻碍其走向市场的拦路虎。

症结在于制备薄膜的溶液过程。采用低成本溶液法制备薄膜时，前驱体里的金属离子会与有机分子互相纠缠，形成一团乱麻般的交联网络。

这就好比和面时水加多了，面团里全是分布不均的面疙瘩。这种微观上的不均匀，会导致溶剂挥发和结晶过程混乱，最终烤出来的薄膜坑坑洼洼。

薄膜一旦厚薄不一，光电性能就会从局部到整体被严重拖累。面积越大，这种缺陷越多，发电效率自然大打折扣。

为了解开这团乱麻，研究团队没有在下游工艺死磕，而是回到了分子层面找办法。他们在前驱体溶液中引入了一种名为甲酰胺的配位调节剂。

这种物质能够重新编排金属离子与有机分子的配位结构，让原本纠缠不清的分子网络被梳理得井井有条，相当于从源头把“面疙瘩”消解掉了。

分子层面的理顺，为宏观层面的工艺放大铺平了道路。团队据此开发了适合大面积器件制备的溶液涂布工艺，在10平方厘米的基板上，团队能够稳定制得高均匀性的CZTSSe薄膜吸光层。

有了好薄膜，团队通过激光划线技术，将六节子电池串联集成在一个总面积为10.5平方厘米的组件上，而这是评估薄膜电池能否规模化生产的关键尺寸标准。

最终的第三方认证数据证明了这套方法的有效性。1平方厘米的小面积电池效率达14.2%，而放大后的10.5平方厘米组件效率依然坚挺在13.0%。

可以看到与以往大规模制备的窘境不同，从1平方厘米到10.5平方厘米，效率几乎没有出现断崖式下跌。这组实打实的数据也表明了，该技术路线真正具备了从实验室样品走向可量产产品的潜力。