北京
铜锌锡硫硒（Cu₂ZnSn(S,Se)₄，CZTSSe）是一类由地球丰度元素组成、环境友好的新型薄膜光伏材料，因其低成本、资源丰富以及优异的化学稳定性，被认为是下一代可持续光伏技术的重要候选。近年来，随着材料制备、缺陷调控和器件结构优化等方面研究的不断深入，CZTSSe太阳电池性能持续提升。特别是，中国科学院物理研究所孟庆波研究员团队10次刷新了CZTSSe太阳能电池光电转换效率世界纪录，有效推动了该新型光伏技术向可产业化方向发展。
面向CZTSSe电池的产业化发展远景，器件尺寸的可持续放大和高性能组件制备是关键。在低成本溶液法制备CZTSSe薄膜的过程中，前驱体中复杂的金属—有机配位结构会导致溶剂挥发、元素分布以及薄膜结晶过程的不均匀，从而引发大面积薄膜质量下降。因此，如何从分子尺度调控前驱体化学环境，实现均匀稳定的大面积薄膜制备，是推动CZTSSe技术规模化发展的重要科学问题。
近期，该团队在CZTSSe薄膜光伏组件研制方面取得重要进展。研究团队提出了一种基于分子配位调控的前驱体工程策略，通过引入甲酰胺作为配位调节剂，实现了金属离子—有机分子配位结构的精准调控，解决了传统体系中金属离子与有机分子形成复杂交联网络的问题。基于该分子配位调控策略，研究团队开发了适合大面积器件制备的溶液刮涂技术，实现了10 cm²尺度CZTSSe薄膜的高均匀性制备。
基于该体系，研究团队制备的1 cm²级CZTSSe太阳电池获得14.2%的认证光电转换效率；进一步通过激光划线实现了10.5 cm²六节子电池串联组件的开发，并获得了13.0%的认证效率，创造了CZTSSe组件效率新的世界纪录，证明了CZTSSe光伏技术可持续放大和可产业化能力。
图 基于涂布的CZTSSe薄膜光伏组件及其光电转换性能
相关研究成果以“Molecular coordination achieves uniform kesterite absorber film for efficient solar modules”为题，于2026年8月3日在线发表于《Nature Materials》。中国科学院物理研究所石将建副研究员、孟庆波研究员为共同通讯作者，张博闻、焦梦翰、徐啸、周家正博士为共同第一作者。该研究得到了到国家重点研发计划、国家自然科学基金和中国科学院青年创新促进会的大力支持。
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