PEKING, 25. märts 2026– Hiina Teaduste Akadeemia (CAS) Füüsika Instituudi professor Meng Qingbo juhitud uurimisrühm on saavutanud õhukese{0}kile fotogalvaanika valdkonnas uue verstaposti, tõstes vask-tsink-tinasulfoseleniidi (CZTSSe) päikesepatareide sertifitseeritud võimsuse muundamise efektiivsuse 16,6%. See tähistab meeskonna kümnendat korda selle valdkonna maailmarekordi purustamisel, mis rõhutab Hiina ülemaailmset juhtpositsiooni järgmise-põlvkonna fotogalvaanilise tehnoloogia vallas ja annab märku, et CZTSSe on nüüd ületanud industrialiseerimise kriitilise läve.
See murranguline edasiminek on viis, kuidas maailm on arenenud. Rohkem kui 10 aastat kestnud uurimistöö käigus on CZTSSe paljulubav õhuke{2}}kilematerjal, kuna see on valmistatud materjalidest, mida leidub kõikjal maailmas, see on odav ja ei kahjusta keskkonda (vask, tsink, tina, väävel ja seleen). Traditsioonilised õhukese kile tehnoloogiad, mida sageli kasutatakse, hõlmavad kaadmiumtelluriid (CdTe) ja vask-indium-galliumseleniid (CIGS); kuid neid elemente peetakse kas väga piiratud koguses või keskkonnale mürgisteks, mistõttu CZTSSe uurimistöö on keskkonnasäästlik alternatiiv nii maismaal kui ka kosmoserakendustes.
Kümnendi{0}}pika kitsaskoha ületamine
Vaatamata selle loomupärastele eelistele on CZTSSe fotogalvaanika väljatöötamist pikka aega piiranud fundamentaalne teaduslik väljakutse. Kuna materjal on mitmeelemendiline ühend, on sellel kristalliseerumise ajal kalduvus keerukate defektide moodustumisele, aatomite ebakorrapärasele paigutusele ja olulistele sisemistele energiakadudele. Peaaegu kümne aasta jooksul tõid need probleemid tõhususe parandamise soiku.
Professor Mengi meeskond tegeles selle väljakutsega, tegeledes süstemaatiliselt materjalide kristalliseerumise, aatomi struktuuri ja defektide kontrolliga seotud peamiste teaduslike probleemidega. Teadlased töötasid välja uuendusliku "aatomi vabade töökohtade strateegia", mis juhib vase ja tsingi aatomeid järjestatud paigutustesse, vähendades tõhusalt defektide aktiivsust ja sisemist energia hajumist nende allikas.
See strateegia on viimastel aastatel andnud suurepäraseid tulemusi, meeskond on viimase 3 aasta jooksul saavutanud uskumatuid edusamme, sealhulgas nende esimene energiatootmisseade, mille energiatõhusus ületab 2022. aastal 13%. Sellest ajast alates on nad pidevalt täiustanud oma seadmeid, saavutades praeguse energiakonversiooni efektiivsuse 16%, viies lõpule väiksemate seadmete arendamise ja paindlike moodulite ehitamise. Meeskonna saavutusi nimetati hiljuti üheks peamiseks teaduslikuks ja tehnoloogiliseks edusammuks PV-tööstuses Hiinas 2023. aastal ja seetõttu on see ainus taotleja, kellele nendes kahes kategoorias auhinnatakse. Lõpuks on avaldatud viis artiklit, mille see rühm on kirjutanud ajakirjas Nature Energy aastatel 2023 -2019.
Industrialiseerimise läve ületamine
Vastavalt õhukese{0}kile fotogalvaanika väljakujunenud arengutrajektoorile peetakse 15–16% efektiivsusvahemikku üldiselt piisavaks järkjärgulise industrialiseerimise alustamiseks. Teise -põlvkonna õhukese-kiletehnoloogiad, nagu CdTe ja CIGS, alustati kaubandusliku arendusega pärast sarnaste laboratooriumi tõhususe verstapostide saavutamist. Sertifitseeritud efektiivsusega 16,6% ja selle olemuslike eelistega stabiilsuse, kiirguskindluse ja materjalide rohkuse osas on CZTSSe nüüd kindlalt astunud kiirendatud rakenduste tutvustamise ja laiendatud arenduse faasi.
Meeskonna rekordiline{0}}tõhusus on järjepidevalt kaasatudPäikesepatareide efektiivsuse tabelidkoostatud rahvusvaheliste fotogalvaaniliste ekspertide jaParim uuring-Rakkude tõhususe diagrammmida haldab USA riiklik taastuvenergia labor (NREL).
Kosmose- ja maaenergia rakenduste suunas
See läbimurre on rohkem kui uus verstapost laboris; see on uus verstapost päikeseenergia tehnoloogias, kuna suured inseneriprojektid seavad päikesetehnoloogiatele uusi nõudmisi. Lihtsamalt öeldes, kuna maailm läheb üle puhtamatele energiaallikatele ja süvakosmoseuuringud jätkuvad, nõuavad suured inseneriprojektid (nagu madala maa orbiidi (LEO) satelliitide tähtkujud, kosmosest saadav päikeseenergia) päikeseenergia tehnoloogiatelt rohkem kui kunagi varem. See on loonud päikeseenergia tehnoloogiatele ranged nõuded, sealhulgas madalamad kulud, pikem eluiga, kergem kaal ja säästvad ressursid. CZTSSe ainulaadne omaduste kombinatsioon sobib suurepäraselt kõigi nende rangete nõuete täitmiseks.
"Meie väljatöötatud uudsetel{0}}õhukesekilega päikesepatareidel on mitmeid eeliseid, sealhulgas külluslik tooraine, madal hind, keskkonnasõbralikkus, keemiline stabiilsus ja vastupidavus kosmosekiirgusele," ütles CAS-i füüsikainstituudi kaasuurija ja professor Mengi meeskonna liige Shi Jiangjian. "Need atribuudid võimaldavad suuremat-mahukat, madalamate-kuluga ja mitmekesisemaid õhukese-kile fotogalvaanika rakendusi, pakkudes mitmekülgsemaid ja ülemaailmselt konkurentsivõimelisemaid võimalusi energia tootmiseks."
Kui CZTSSe tehnoloogiameeskond suudab saavutada vastavalt 20% ja 18% efektiivsuse NING usaldusväärsed masstootmise võimalused elementide ja moodulite jaoks, on see turul täielik konkurentsivõime. Tänu oma kergetele, paindlikele ja kokkupandavatele omadustele kasutatakse CZTSSe tehnoloogiat laialdaselt kaasaskantavate energiasüsteemide, mobiilsete toiteallikate, satelliitide, kosmose päikeseenergia platvormide ja sügavate -kosmoseuuringute missioonide jaoks.
Hiina panus ülemaailmsesse puhta energia tulevikku
"Energiatootmise horisont ei piirdu enam Maa pinnaga, me vaatame nüüd kosmosepõhisele{0}}energiale," lisas Shi Jiangjian. "Meie tehnoloogia on vastavuses Hiina 15. viie-aastaplaani uute põhimõtetega ja on suunatud tuleviku kriitilistele valdkondadele."
Jätkame alusuuringute toetamist, suurendame nende taset ja toetame oma partnereid CZTSSe tehnoloogia edendamisel, kui teeme kõik koos CZTSSe toodete tööstuslikuks muutmiseks. Kuna maailm otsib jätkusuutlikke lahendusi maailma pakiliste energia- ja kliimaprobleemide lahendamiseks, usume, et CZTSSe on oluline panus maailma puhta energia tulevikku.
