PEKING, 25. marec 2026– Výskumný tím pod vedením profesora Meng Qingbo z Fyzikálneho ústavu Čínskej akadémie vied (CAS) dosiahol nový míľnik v oblasti tenkovrstvovej fotovoltaiky, keď zvýšil certifikovanú účinnosť premeny energie solárnych článkov so sulfoselenidom medi a zinku a cínu (CZTSSe) na 16,6 %. Je to desiatykrát, čo tím prekonal svetový rekord v tejto oblasti, čím sa podčiarkuje celosvetové vedúce postavenie Číny v oblasti fotovoltaickej technológie ďalšej-generácie a signalizuje, že CZTSSe teraz prekročila kritickú hranicu industrializácie.
Tento prelomový pokrok je spôsob, akým sa svet vyvinul. Za viac ako 10 rokov výskumu je CZTSSe sľubným tenkým-materiálom, pretože je vyrobený z materiálov, ktoré možno nájsť po celom svete, je lacný a nepoškodzuje životné prostredie (meď, zinok, cín, síra a selén). Tradičné technológie tenkých vrstiev, ktoré sa často používajú, zahŕňajú telurid kadmia (CdTe) a selenid medi a india a gália (CIGS); tieto prvky sa však považujú buď za veľmi obmedzené, čo sa týka množstva, alebo za toxické pre životné prostredie, vďaka čomu je výskum CZTSSe environmentálne udržateľnou alternatívou pre pozemné-aplikácie aj pre vesmírne aplikácie.
Prekonanie desaťročia-dlhého úzkeho hrdla
Napriek svojim prirodzeným výhodám bol vývoj fotovoltaiky CZTSSe dlho obmedzovaný zásadnou vedeckou výzvou. Ako viacprvková zlúčenina je materiál náchylný na tvorbu komplexných defektov, neusporiadané usporiadanie atómov a značné straty vnútornej energie počas kryštalizácie. Na takmer desaťročie tieto problémy zastavili zlepšenie účinnosti.
Tím profesora Menga riešil túto výzvu systematickým riešením kľúčových vedeckých problémov súvisiacich s kryštalizáciou materiálu, atómovou štruktúrou a kontrolou defektov. Výskumníci vyvinuli inovatívnu „stratégiu prázdneho atómu“, ktorá vedie atómy medi a zinku do usporiadaných usporiadaní, čím účinne znižuje aktivitu defektov a vnútorný rozptyl energie pri ich zdroji.
Táto stratégia priniesla za posledných pár rokov skvelé výsledky, tím dosiahol za posledné 3 roky neuveriteľný pokrok vrátane ich prvého zariadenia na výrobu energie, ktoré v roku 2022 presiahlo energetickú účinnosť 13 %. Odvtedy svoje zariadenia neustále zdokonaľovali so súčasnou premenou energie dosahujúcou 16 % účinnosť, pričom dokončili vývoj menších zariadení a budovali flexibilné moduly. Úspechy tímu boli nedávno označené za jeden z najväčších vedeckých a technologických pokrokov vo fotovoltaickom priemysle v Číne v roku 2023, a preto je jediným žiadateľom, ktorý bude ocenený v týchto dvoch kategóriách. Nakoniec bolo publikovaných päť článkov napísaných touto skupinou v Nature Energy v rokoch 2023 -2019.
Prekročenie prahu industrializácie
Podľa zavedenej vývojovej trajektórie tenkovrstvovej fotovoltaiky sa rozsah účinnosti 15 % – 16 % všeobecne považuje za dostatočný na spustenie postupnej industrializácie. Druhá-generácia tenkovrstvových-technológií, ako sú CdTe a CIGS, vstúpila do komerčného vývoja po dosiahnutí podobných míľnikov laboratórnej účinnosti. S certifikovanou účinnosťou 16,6 % a jej skutočnými výhodami v stabilite, odolnosti voči žiareniu a množstve materiálu teraz CZTSSe pevne vstúpila do fázy zrýchleného predvádzania aplikácií a škálovaného vývoja.
Rekordné{0}}účinnosti tímu boli dôsledne zahrnuté doTabuľky účinnosti solárnych článkovzostavené medzinárodnými odborníkmi na fotovoltiku aNajlepší prieskum-Graf účinnosti buniekudržiavané americkým Národným laboratóriom pre obnoviteľnú energiu (NREL).
Smerom k vesmírnym a pozemským energetickým aplikáciám
Tento prelom je viac než len novým míľnikom v laboratóriu; je to nový míľnik pre technológiu solárnej energie vďaka veľkým inžinierskym projektom, ktoré kladú nové požiadavky na solárne technológie. Jednoducho povedané, ako svet prechádza na čistejšie zdroje energie a pokračuje prieskum hlbokého vesmíru, veľké inžinierske projekty (ako sú satelitné konštelácie na nízkej obežnej dráhe (LEO), slnečná energia z vesmíru) vyžadujú viac technológií solárnej energie ako kedykoľvek predtým. To vytvorilo prísne požiadavky na technológie solárnej energie vrátane nižších nákladov, dlhšej životnosti, nižšej hmotnosti a udržateľných zdrojov. Jedinečná kombinácia vlastností CZTSSe ho robí vynikajúcou pri splnení všetkých týchto prísnych požiadaviek.
„Nové tenkovrstvové solárne články, ktoré sme vyvinuli, majú viacero výhod vrátane veľkého množstva surovín, nízkych nákladov, šetrnosti k životnému prostrediu, chemickej stability a odolnosti voči vesmírnemu žiareniu,“ povedal Shi Jiangjian, pridružený výskumník z Ústavu fyziky, CAS a člen tímu profesora Menga. „Tieto atribúty umožnia väčší-rozsah, nižšie{3}}náklady a rozmanitejšie aplikácie tenkovrstvovej fotovoltaiky, čím poskytnú všestrannejšie a globálne konkurencieschopnejšie možnosti výroby energie.“
Ak technologický tím CZTSSe dokáže dosiahnuť účinnosť 20 % a 18 % A spoľahlivé možnosti hromadnej výroby článkov a modulov, potom bude plne konkurencieschopný na trhu. Vďaka svojim ľahkým, flexibilným a skladacím vlastnostiam bude technológia CZTSSe široko používaná pre prenosné energetické systémy, mobilné napájacie jednotky, satelity, platformy solárnej energie vo vesmíre a misie na prieskum hlbokého-vesmíru.
Čínsky príspevok ku globálnej budúcnosti čistej energie
„Horizont výroby energie už nie je obmedzený na zemský povrch, teraz sa pozeráme na energiu založenú na vesmíre-,“ dodal Shi Jiangjian. „Naša technológia je zosúladená s novými smermi čínskeho 15. päť{3}ročného plánu a zameriava sa na kritické oblasti budúcnosti.“
Budeme aj naďalej podporovať, zvyšovať úroveň základného výskumu a podporovať našich partnerov pri napredovaní technológie CZTSSe, keďže všetci spoločne pracujeme na industrializácii produktov CZTSSe. Keďže svet hľadá udržateľné riešenia na vyriešenie naliehavých svetových energetických a klimatických problémov, veríme, že CZTSSe bude významným príspevkom k svetovej budúcnosti čistej energie.
