BEIJING, 25 Mac 2026– Pasukan penyelidik yang diketuai oleh Profesor Meng Qingbo di Institut Fizik, Akademi Sains China (CAS), telah mencapai pencapaian baharu dalam bidang-fotovoltaik filem nipis, meningkatkan kecekapan penukaran kuasa yang diperakui bagi sel suria zink zink timah sulfoselenide (CZTSSe) kepada 16.6%. Ini menandakan kali kesepuluh pasukan itu memecahkan rekod dunia dalam bidang ini, menekankan kepimpinan global China dalam-teknologi fotovoltaik generasi akan datang dan menandakan bahawa CZTSSe kini telah melepasi ambang kritikal untuk perindustrian.
Kemajuan terobosan ini adalah cara dunia telah berkembang. Selama lebih daripada 10 tahun penyelidikan, CZTSSe ialah bahan filem nipis-yang menjanjikan kerana ia diperbuat daripada bahan yang boleh ditemui di seluruh dunia, murah dan tidak menghasilkan kerosakan kepada alam sekitar (Kuprum, Zink, Timah, Sulfur dan Selenium). Teknologi filem nipis tradisional yang sering digunakan termasuklah cadmium telluride (CdTe) dan Copper Indium Gallium Selenide (CIGS); walau bagaimanapun, unsur-unsur ini dianggap sama ada sangat terhad dalam kuantiti atau toksik kepada alam sekitar, menjadikan penyelidikan di sebalik CZTSSe sebagai alternatif yang mampan alam sekitar untuk kedua-dua-aplikasi darat atau angkasa.
Mengatasi Sedekad-Kebosanan yang Panjang
Walaupun terdapat kelebihan yang wujud, pembangunan fotovoltaik CZTSSe telah lama dikekang oleh cabaran saintifik asas. Sebagai sebatian berbilang-elemen, bahan terdedah kepada pembentukan kecacatan kompleks, susunan atom yang tidak teratur dan kehilangan tenaga dalaman yang besar semasa penghabluran. Selama hampir sedekad, isu ini menyebabkan peningkatan kecekapan terhenti.
Pasukan Profesor Meng menangani cabaran ini dengan secara sistematik menangani masalah saintifik utama yang berkaitan dengan penghabluran bahan, struktur atom, dan kawalan kecacatan. Para penyelidik membangunkan "strategi kekosongan atom" inovatif yang membimbing atom kuprum dan zink ke dalam susunan yang teratur, dengan berkesan mengurangkan aktiviti kecacatan dan pelesapan tenaga dalaman pada sumbernya.
Strategi ini telah membuahkan hasil yang hebat sejak beberapa tahun kebelakangan ini, pasukan telah mencapai jumlah kemajuan yang luar biasa dalam tempoh 3 tahun yang lalu termasuk peranti penghasil tenaga pertama mereka yang melebihi kecekapan tenaga sebanyak 13% pada 2022. Sejak itu, mereka telah meningkatkan peranti mereka secara konsisten dengan penukaran tenaga semasa mencapai kecekapan 16% sambil melengkapkan pembangunan peranti yang lebih kecil dan membina Modul Fleksibel. Pencapaian pasukan baru-baru ini telah dinamakan sebagai salah satu Kemajuan Saintifik dan Teknologi Utama dalam Industri PV di China pada tahun 2023 dan oleh itu merupakan satu-satunya pemohon yang akan dianugerahkan dalam kedua-dua kategori ini. Akhir sekali, Lima kertas kerja yang dikarang oleh kumpulan ini dalam Nature Energy pada tahun 2023 -2019 telah menerima penerbitan.
Melepasi Ambang Perindustrian
Mengikut trajektori pembangunan yang ditetapkan bagi-fotovoltaik filem nipis, julat kecekapan 15%–16% secara amnya dianggap mencukupi untuk memulakan perindustrian secara beransur-ansur. Teknologi filem nipis-generasi kedua-seperti CdTe dan CIGS memasuki pembangunan komersial selepas mencapai pencapaian kecekapan makmal yang serupa. Dengan kecekapan yang diperakui sebanyak 16.6% dan kelebihan intrinsiknya dalam kestabilan, rintangan sinaran dan kelimpahan bahan, CZTSSe kini telah memasuki fasa demonstrasi aplikasi dipercepatkan dan pembangunan berskala.
Kecekapan pemecahan rekod-pasukan telah dimasukkan secara konsisten dalamJadual Kecekapan Sel Suriadisusun oleh pakar fotovoltaik antarabangsa danPenyelidikan Terbaik-Carta Kecekapan Seldiselenggara oleh Makmal Tenaga Boleh Diperbaharui Kebangsaan (NREL) AS.
Ke arah Aplikasi Tenaga Angkasa dan Terestrial
Kejayaan ini lebih daripada satu pencapaian baharu dalam makmal; ia merupakan pencapaian baharu bagi teknologi tenaga suria disebabkan projek kejuruteraan utama yang meletakkan permintaan baharu terhadap teknologi solar. Ringkasnya, apabila dunia beralih kepada sumber tenaga yang lebih bersih dan penerokaan angkasa lepas berterusan, projek kejuruteraan utama (seperti buruj satelit orbit bumi rendah (LEO), kuasa suria dari angkasa) menuntut lebih banyak teknologi tenaga suria berbanding sebelum ini. Ini telah mewujudkan keperluan yang ketat untuk teknologi tenaga suria termasuk kos yang lebih rendah, hayat yang lebih lama, berat yang lebih ringan dan sumber yang mampan. Kombinasi hartanah unik CZTSSe menjadikannya sangat sesuai untuk memenuhi semua keperluan ketat ini.
"Sel solar-filem nipis novel yang kami hasilkan mempunyai pelbagai kelebihan, termasuk bahan mentah yang banyak, kos rendah, mesra alam, kestabilan kimia dan ketahanan terhadap sinaran angkasa," kata Shi Jiangjian, penyelidik bersekutu di Institut Fizik, CAS dan ahli pasukan Profesor Meng. "Atribut ini akan membolehkan aplikasi berskala-yang lebih besar,-rendah dan lebih pelbagai aplikasi fotovoltaik filem nipis-, menyediakan pilihan yang lebih serba boleh dan berdaya saing di peringkat global untuk pengeluaran tenaga."
Jika pasukan teknologi CZTSSe boleh mencapai kecekapan 20% dan 18% DAN keupayaan pengeluaran besar-besaran yang boleh dipercayai untuk sel dan modul, masing-masing, maka ia akan berada pada daya saing pasaran penuh. Dengan sifatnya yang ringan, fleksibel dan boleh dilipat, teknologi CZTSSe akan digunakan secara meluas untuk sistem tenaga mudah alih, unit bekalan kuasa mudah alih, satelit, platform tenaga suria di angkasa lepas dan misi penerokaan angkasa-dalam.
Sumbangan Cina kepada Masa Depan Tenaga Bersih Global
"Horizon pengeluaran tenaga tidak lagi terhad di permukaan Bumi; kami kini melihat ke arah tenaga berasaskan angkasa-," tambah Shi Jiangjian. "Teknologi kami diselaraskan dengan landasan baru muncul Rancangan Lima-Tahun ke-15 China dan menyasarkan bidang kritikal masa hadapan."
Kami akan terus menyokong, meningkatkan tahap penyelidikan asas dan menyokong rakan kongsi kami untuk memajukan teknologi CZTSSe sambil kami semua bekerjasama untuk mengindustrikan produk CZTSSe. Ketika dunia mencari penyelesaian yang mampan untuk menyelesaikan isu tenaga dan iklim dunia yang mendesak, kami percaya bahawa CZTSSe akan menjadi sumbangan penting kepada masa depan tenaga bersih dunia.
