وفقًا لقناة CCTV News، حقق فريق البحث التابع لمعهد تشينغداو للطاقة الحيوية والعمليات التابع للأكاديمية الصينية للعلوم تقدمًا كبيرًا في أبحاث الخلايا الشمسية المصنوعة من النحاس والزنك والقصدير والكبريت والسيلينيوم (CZTSSe). لقد تجاوزت كفاءة التحويل الكهروضوئي 15% وتم اعتمادها من قبل المنظمات الدولية الموثوقة.CZTSSe هي تكنولوجيا الخلايا الشمسية من الجيل التالي ذات إمكانات كبيرة، مع مزايا أساسية كبيرة:

- العناصر الأساسية المكونة بكثرة في القشرة الأرضية، ولا تعتمد على معادن نادرة، وتكاليفها المادية منخفضة؛

- يتم تحضيره بطريقة المحلول وشكل بطارية رقيقة، وتكلفة التحضير واستهلاك المواد منخفضان؛

- لا يحتوي على عناصر سامة، وآمن وصديق للبيئة، وله أداء مستقر في البيئات المعقدة، ومناسب للترويج والتطبيق على نطاق واسع.

في السابق، كان تطوير هذه التقنية مقيدًا بسبب المشكلات الأساسية - أثناء عملية التحضير ذات درجة الحرارة العالية، تميل الأيونات المعدنية داخل المادة إلى الهجرة بشكل غير منظم، مما يؤدي إلى بنية بلورية غير منتظمة وزيادة العيوب، مما يجعل من الصعب تحسين كفاءة البطارية.

اقترح فريق البحث حلاً مبتكرًا من خلال تقديم بنية "مرحلة الواجهة" الخاصة بـ Li₂SnS₃ داخل المادة. يشبه هذا الهيكل "موصل المرور" الذي يمكنه توجيه الأيونات المعدنية للتحرك على طول المسار الصحيح، وموازنة الاختلافات في هجرة الأيونات، وجعل البنية البلورية أكثر تجانسًا واستقرارًا، وتقليل العيوب الداخلية للمادة بشكل كبير، وتعزيز نمو الحبوب بشكل أكبر وأكثر إتقانًا، مما يحسن بشكل أساسي قدرة توليد الطاقة للبطارية.

وبمساعدة هذه الآلية الجديدة، حقق فريق البحث اختراقات في عدد من المؤشرات الرئيسية:

- تصل كفاءة التحويل الكهروضوئي المعملي إلى 15.45%، والكفاءة المعتمدة عالمياً 15.04%؛

- في ظل حالة فجوة النطاق الضيقة البالغة 1.10 فولت، تجاوز جهد الدائرة المفتوحة 600 مللي فولت لأول مرة، مما كسر عنق الزجاجة في أداء هذا النوع من الأجهزة الكهروضوئية.

رسم تخطيطي لمرحلة واجهة Li2SnS3 التي تنظم هجرة أيون المعدن

وفي الوقت نفسه، شرح الفريق أيضًا بشكل منهجي العلاقة الداخلية بين "عيوب هجرة الأيونات والأداء" من منظور آلية نمو المواد لأول مرة، مما يشكل دعمًا نظريًا منهجيًا.

لا توفر نتيجة البحث هذه فكرة جديدة للبحث والتطوير اللاحق للخلايا الشمسية CZTSSe فحسب، بل تضع أيضًا أساسًا نظريًا وتقنيًا متينًا لتطبيقها الصناعي.