近日，国际顶级学术期刊Nature Energy（IF = 60.1）在线发表了我校电子信息学院/碳中和新能源研究院与中国科学院物理研究所合作完成的研究论文，题为 “Alkali-metal-mediated control of phase segregation for flexible kesterite solar cells and modules with improved efficiency”。该研究从相分离动力学调控机制出发，实现柔性CZTSSe太阳电池及光伏组件效率的系统性跃升，创下该技术体系新的组件世界纪录，并为低成本柔性光伏迈向高性能应用提供了关键科学路径。论文第一作者为我校碳中和新能源研究院徐啸特聘副研究员与中国科学院物理研究所王金琳博士，中国科学院物理研究所孟庆波研究员、石将建副研究员与我校严文生教授为共同通讯作者，杭州电子科技大学为共同通讯单位。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41560-026-02018-5
Cu2ZnSn(S,Se)4（CZTSSe）是一类由地壳丰度高、无毒低成本元素组成的新型无机薄膜光伏材料，兼具轻量化和可弯曲特性，被认为是面向便携式能源系统和柔性光伏应用的重要候选技术。然而，长期以来，柔性CZTSSe太阳电池在效率方面明显落后于刚性器件，其关键瓶颈在于多元复杂相体系在结晶过程中难以实现稳定可控生长调节，尤其是碱金属引入机制及其对相分离行为的影响缺乏清晰认识。
针对这一国际研究难题，联合研究团队系统揭示了钠（Na）与锂（Li）在柔性CZTSSe薄膜晶体生长过程中的差异化作用机制。研究发现，传统Na掺杂虽然能够促进晶粒生长并改善薄膜形貌，但同时会导致SnSex中间相的大尺度偏析，限制器件电压与效率提升。在此基础上，团队创新提出“动力学竞争调控策略”，通过引入Li元素改变铜相关相的自由能演化路径，使其在晶化过程中优先消耗硒，从而有效抑制SnSex相的无序生长，实现多相体系的有序协同演化。
图1 碱金属协同调控抑制大尺度相分离
基于该机制突破，研究团队成功制备出高质量柔性CZTSSe吸收层，实现柔性太阳电池光电转换效率达到14.5%（认证效率14.2%），刷新该类柔性CZTSSe电池世界纪录。同时，团队进一步构建了叠瓦式柔性CZTSSe光伏组件，在大于10 cm2面积上实现12.7%的光电转换效率（认证效率12.0%），超越此前由日本Solar Frontier公司保持11年的组件效率纪录，并实现柔性组件性能首次超过刚性光伏组件。相关组件认证效率已被收录进由国际著名光伏专家Martin Green教授领衔发布的《Solar Cell Efficiency Tables（Version 66）》统计表。
图2 高性能柔性CZTSSe叠瓦组件
本研究成果标志着我国在新型柔性无机薄膜光伏技术领域取得重要原创性突破，也为高性能绿色能源技术的规模化发展提供了新的技术路线。
