PEKIN, 25 marca 2026 r– Zespół badawczy kierowany przez profesor Meng Qingbo z Instytutu Fizyki Chińskiej Akademii Nauk (CAS) osiągnął nowy kamień milowy w dziedzinie fotowoltaiki cienkowarstwowej-, podnosząc certyfikowaną efektywność konwersji mocy ogniw słonecznych z sulfoselenku miedzi i cynku i cyny (CZTSSe) do 16,6%. Oznacza to, że zespół po raz dziesiąty pobił rekord świata w tej dziedzinie, co podkreśla światowe przywództwo Chin w technologii fotowoltaicznej-nowej generacji i sygnalizuje, że CZTSSe przekroczył krytyczny próg industrializacji.
Ten przełomowy postęp jest sposobem, w jaki rozwinął się świat. W wyniku ponad 10 lat badań CZTSSe stał się obiecującym materiałem cienkowarstwowym-, ponieważ jest wykonany z materiałów, które można znaleźć na całym świecie, jest niedrogi i nie powoduje szkód dla środowiska (miedź, cynk, cyna, siarka i selen). Często stosowane tradycyjne technologie cienkowarstwowe obejmują tellurek kadmu (CdTe) i selenek miedzi, indu i galu (CIGS); jednakże uważa się, że pierwiastki te występują w bardzo ograniczonej ilości lub są toksyczne dla środowiska, co sprawia, że badania leżące u podstaw CZTSSe stanowią zrównoważoną środowiskowo alternatywę zarówno do zastosowań lądowych,-jak i kosmicznych.
Przezwyciężanie dziesięciolecia-długiego wąskiego gardła
Pomimo nieodłącznych zalet rozwój fotowoltaiki CZTSSe od dawna jest ograniczony przez podstawowe wyzwanie naukowe. Jako związek-wieloelementowy materiał jest podatny na powstawanie złożonych defektów, nieuporządkowany układ atomów i znaczne wewnętrzne straty energii podczas krystalizacji. Przez prawie dekadę problemy te uniemożliwiały poprawę wydajności.
Zespół profesora Menga sprostał temu wyzwaniu, systematycznie zajmując się kluczowymi problemami naukowymi związanymi z krystalizacją materiałów, strukturą atomową i kontrolą defektów. Naukowcy opracowali innowacyjną „strategię pustki atomowej”, która kieruje atomy miedzi i cynku w uporządkowane układy, skutecznie ograniczając aktywność defektów i wewnętrzne rozpraszanie energii u ich źródła.
Strategia ta przyniosła wspaniałe rezultaty w ciągu ostatnich kilku lat. Zespół osiągnął niesamowity postęp w ciągu ostatnich 3 lat, w tym swoje pierwsze urządzenie wytwarzające energię, które w 2022 r. przekroczy efektywność energetyczną przekraczającą 13%. Od tego czasu konsekwentnie ulepszają swoje urządzenia, osiągając obecną konwersję energii na poziomie 16%, kończąc jednocześnie rozwój mniejszych urządzeń i budując elastyczne moduły. Osiągnięcia zespołu zostały niedawno uznane za jedno z najważniejszych osiągnięć naukowych i technologicznych w branży fotowoltaicznej w Chinach w roku 2023, w związku z czym jest on jedynym wnioskodawcą, który może otrzymać nagrodę w tych dwóch kategoriach. Wreszcie, pięć artykułów autorstwa tej grupy w Nature Energy w latach 2023 -2019 zostało opublikowanych.
Przekroczenie progu industrializacji
Zgodnie z ustaloną trajektorią rozwoju cienkowarstwowej-fotowoltaiki, ogólnie uważa się, że zakres sprawności wynoszący 15–16% jest wystarczający do zapoczątkowania stopniowego uprzemysłowienia. Technologie cienkowarstwowe drugiej-generacji-, takie jak CdTe i CIGS, weszły do komercyjnego rozwoju po osiągnięciu podobnych kamieni milowych w zakresie wydajności laboratoryjnej. Dzięki certyfikowanej wydajności na poziomie 16,6% i nieodłącznym zaletom w postaci stabilności, odporności na promieniowanie i obfitości materiału, CZTSSe wkroczyło obecnie w fazę przyspieszonej demonstracji zastosowań i skalowanego rozwoju.
Rekordowa-efektywność zespołu była konsekwentnie uwzględniana wTabele wydajności ogniw słonecznychopracowane przez międzynarodowych ekspertów w dziedzinie fotowoltaiki iNajlepsze badania-Wykres wydajności ogniwprowadzone przez Amerykańskie Narodowe Laboratorium Energii Odnawialnej (NREL).
W kierunku zastosowań w przestrzeni kosmicznej i energii naziemnej
Ten przełom to coś więcej niż nowy kamień milowy w laboratorium; jest to nowy kamień milowy w technologii energii słonecznej ze względu na duże projekty inżynieryjne stawiające nowe wymagania technologiom słonecznym. Mówiąc najprościej, w miarę jak świat przechodzi na czystsze źródła energii i trwają badania głębokiego kosmosu, duże projekty inżynieryjne (takie jak konstelacje satelitów na niskiej orbicie okołoziemskiej (LEO), energia słoneczna z kosmosu) wymagają więcej technologii energii słonecznej niż kiedykolwiek wcześniej. Stworzyło to surowe wymagania dla technologii energii słonecznej, w tym niższe koszty, dłuższą żywotność, mniejszą wagę i zrównoważone zasoby. Unikalna kombinacja właściwości CZTSSe sprawia, że doskonale spełnia on wszystkie te surowe wymagania.
„Nowe,-opracowane przez nas nowatorskie cienkowarstwowe ogniwa słoneczne mają wiele zalet, w tym obfitość surowców, niski koszt, przyjazność dla środowiska, stabilność chemiczną i odporność na promieniowanie kosmiczne” – powiedział Shi Jiangjian, pracownik naukowy w Instytucie Fizyki CAS i członek zespołu profesora Menga. „Te atrybuty umożliwią większą-skalę, niższe-koszty i bardziej zróżnicowane zastosowania cienkowarstwowej-fotowoltaiki, zapewniając bardziej wszechstronne i konkurencyjne na całym świecie opcje produkcji energii”.
Jeśli zespołowi technologicznemu CZTSSe uda się osiągnąć wydajność na poziomie 20% i 18% ORAZ niezawodne możliwości masowej produkcji odpowiednio ogniw i modułów, wówczas osiągnie on pełną konkurencyjność rynkową. Dzięki swoim lekkim, elastycznym i składanym właściwościom technologia CZTSSe będzie szeroko stosowana w przenośnych systemach energetycznych, mobilnych zasilaczach, satelitach, kosmicznych platformach wykorzystujących energię słoneczną i-misjach eksploracji głębokiego kosmosu.
Chiński wkład w globalną przyszłość czystej energii
„Horyzont produkcji energii nie ogranicza się już do powierzchni Ziemi; teraz patrzymy w stronę energii-kosmicznej” – dodał Shi Jiangjian. „Nasza technologia jest zgodna z wyłaniającymi się 15.{3}}planem pięcioletnim Chin i koncentruje się na kluczowych obszarach przyszłości”.
Będziemy nadal wspierać, zwiększać poziom badań podstawowych i wspierać naszych partnerów w rozwijaniu technologii CZTSSe, gdy wszyscy wspólnie pracujemy nad uprzemysłowieniem produktów CZTSSe. Ponieważ świat poszukuje zrównoważonych rozwiązań w celu rozwiązania palących problemów energetycznych i klimatycznych, wierzymy, że CZTSSe wniesie znaczący wkład w przyszłość czystej energii na świecie.
