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溶液加工在新兴薄膜太阳能电池中具有显著优势，但多元素无机薄膜在结晶过程中面临相演变复杂、晶粒生长难以控制等挑战。
南京邮电大学柔性电子全国重点实验室黄维院士、王少荧、辛颢团队通过溶液法制备出均匀、大面积的Cu₂ZnSn(S,Se)₄（CZTSSe）薄膜及太阳能组件。研究通过调控硫脲/金属比例提升前驱体薄膜孔隙率，促进硒元素均匀渗透与横向晶粒生长，显著改善薄膜均匀性与表面平整度，实现单电池效率13.4%、组件效率8.91%。
进一步优化组件结构，减少图案化步骤与电流路径长度，有效降低串联电阻和分流损失，最终获得经美国国家可再生能源实验室（NREL）认证的10.1%效率冠军组件。该组件在开路电压和短路电流密度方面表现出当前新兴薄膜太阳能组件中最低的电池-组件（CTM）损失。
此项工作验证了溶液法在制备高效、大面积CZTSSe薄膜及组件中的可行性，为低成本、可扩展的光伏技术发展提供了重要路径。
文章亮点
- 孔隙率调控提升薄膜均匀性：通过提高硫脲/金属比例（Tu/M=1.7），形成多孔前驱体，促进硒均匀扩散与横向晶粒生长，显著改善CZTSSe薄膜质量。
- 组件结构优化降低CTM损失：简化图案化工艺、缩短电流路径，将组件效率从8.91%提升至10.1%，并实现最低的CTM_Voc和CTM_Jsc损失。
- 高稳定性与可扩展性：未封装组件在空气中存放200天后仍保持98%以上初始效率，展现出优异环境稳定性，且工艺具备良好的重复性与规模化潜力。
图文信息
文章信息
Xiang, C., Yuan, M., Ding, C. et al. Solution-processed kesterite solar module with 10.1% certified efficiency. Nat Energy (2025).
https://doi.org/10.1038/s41560-025-01860-3