【硒太阳能电池关键难题被攻克！】硒作为一种宽带隙光伏吸收层材料，本身条件相当优越：吸收系数高、稳定性强、绿色环保、成本低廉。但它有一个致命弱点——传统热退火工艺制备硒薄膜时，薄膜极易发生“去润湿”现象。什么叫去润湿？就是薄膜在加热过程中收缩、破裂、聚成一个个孤立的液滴状岛，彻底丧失均匀连续的膜层结构。

这个现象逼着退火时间一压再压，结果就是薄膜结晶质量差、晶粒尺寸只能做到约500纳米，而且非辐射复合损失严重。直接后果很明确：器件开路电压上不去，光电转换效率被死死摁住。

近日，中国科学院化学研究所科研团队瞄准这个痛点，提出了一条绕开去润湿的新路径——“光照辅助退火”策略。核心思路很巧妙：先利用硒在室温下的光致结晶特性，在不引发去润湿的前提下把非晶硒薄膜转化为晶态，相当于先让薄膜“定个型”；再通过高温热退火让晶粒进一步长大。室温光激发阶段绕过了热力学能垒，实现了无去润湿的晶化过程；后续高温阶段则让薄膜长成致密、连续、无孔洞的大晶粒结构。

这个协同工艺带来的改善是一连串的：非辐射复合中心和漏电路径被有效抑制，缺陷态密度压到了6.9×10¹⁴ cm⁻³，载流子寿命延长至22.9纳秒。最终交出的成绩单是：第三方认证光电转换效率达10.3%，开路电压达1.03V。更关键的是，在环境条件下对未封装器件进行1000小时最大功率点追踪测试，性能保持稳定，未观察到明显衰减——这在硒电池研究领域，是一个相当难得的可靠性信号。

低成本、高稳定、可落地的硒太阳能电池，这次终于向着实用化迈出了扎实的一步。中国科普博览