零碳科技：15%，銅鋅錫硫硒薄膜太陽能電池點亮新一代光伏未來

2026年2月，中國光伏技術領域迎來里程碑式的重大突破。中國科學院青島生物能源與過程研究所（以下簡稱“青島能源所”）宣布，其研究團隊攻克了銅鋅錫硫硒（CZTSSe）太陽能電池長期存在的核心技術瓶頸，實現了光電轉換效率15%的歷史性跨越，相關研究成果以“Regulating grain growth via Li2SnS3 interphase in kesterite solar cells with certified efficiency exceeding 15%”為題發表在國際能源領域頂級期刊《自然?能源》（NatureEnergy）上。

這一突破不僅刷新了該技術路線的全球效率紀錄，更標志著我國在下一代光伏技術的全球競爭中占據了先發領跑地位，為我國雙碳目標落地、能源安全戰略保障、零碳產業體系構建，提供了顛覆性的底層技術支撐。

為什么是下一代光伏的核心賽道？

在全球能源轉型加速推進的背景下，光伏已成為全球成本最低、增速最快的可再生能源，也是我國實現雙碳目標、構建新型電力系統的核心支柱。當前全球光伏市場中，晶硅電池（PERC、TOPCon、HJT）占據了95%以上的市場份額，但其發展正面臨著多重行業瓶頸：晶硅電池效率已逼近理論極限，高純硅生產環節高能耗、高碳排放特征顯著，產業鏈上游硅料環節周期性波動劇烈，長期發展的可持續性面臨挑戰。

而其他新型薄膜電池技術，均存在難以克服的先天短板：碲化鎘（CdTe）電池存在鎘元素的毒性風險，且核心原料碲是地殼中極度稀缺的稀散金屬，無法支撐大規模裝機；銅銦鎵硒（CIGS）電池高度依賴銦、鎵等稀缺戰略資源，而銦同時是面板顯示產業的核心原料，供給約束極強，無法滿足全球數十TW級的光伏裝機需求；近年來大熱的鈣鈦礦電池，雖效率提升迅速，但長期穩定性不足、鉛污染風險、大面積制備效率衰減嚴重等問題仍未得到根本解決，大規模商業化仍有較長的路要走。

正是在這樣的行業背景下，銅鋅錫硫硒（CZTSSe）電池憑借其無可替代的先天優勢，成為全球公認的最具發展潛力的下一代光伏技術路線之一。根據本次發布的研究成果，CZTSSe材料具備四大核心不可替代優勢：

元素儲量無限，擺脫資源約束：銅、鋅、錫、硫、硒均為地殼中儲量豐富的常規礦產資源，不存在稀缺性瓶頸，可100%支撐全球長期大規模光伏裝機需求，從根本上解決了光伏產業對稀散金屬、貴金屬的依賴問題。

成本優勢顯著，度電成本潛力巨大：原材料易得、價格低廉，且制備工藝無需超高純原料，理論原材料成本遠低于晶硅電池與其他薄膜電池，有望進一步拉低光伏度電成本，提升新能源在電力系統中的核心競爭力。

完全無毒環保，全生命周期零污染：不同于碲化鎘的鎘毒性、鈣鈦礦的鉛污染風險，CZTSSe材料完全無毒，生產、服役、退役全生命周期均無環境危害，完全契合綠色低碳的發展理念。

環境穩定性優異，全生命周期收益更高：CZTSSe材料的化學穩定性遠高于鈣鈦礦材料，不存在濕度、溫度、光照下的快速降解問題，更適合長期戶外服役，可大幅降低光伏電站全生命周期的運維成本，提升發電收益。

15%效率突破解決了什么行業難題？

既然CZTSSe電池具備如此突出的先天優勢，為何長期以來未能實現產業化落地？核心瓶頸在于其制備過程中“金屬離子遷移不可控”的世界級難題，這也是本次技術突破的核心價值所在。

在CZTSSe電池的核心制備環節——高溫硒化相變過程中，材料內部的銅、鋅、錫等金屬離子遷移速率存在巨大差異，尤其是Sn?+與Zn2+的遷移差異極為突出。可以把它想象成蓋房子時，磚和鋼筋在施工過程中自行亂動，導致房子結構不穩，性能自然不佳。

這種離子遷移的不可控性，會直接導致晶粒生長不均勻、元素偏析、晶界缺陷與深能級缺陷密集等問題。這些缺陷就像光伏材料內部的“黑洞”，會持續消耗光生載流子，不僅大幅拉低電池的光電轉換效率，更會導致器件開路電壓長期偏低，成為制約CZTSSe電池發展的“卡脖子”難題，也使得該技術路線的效率長期停滯在14%左右，始終無法突破15%的產業化關鍵關口。

針對這一核心難題，青島能源所固態能源系統技術中心崔光磊研究員帶領邵志鵬、崔長城博士等團隊成員，提出了顛覆性的技術解決方案：Li?SnS?界面相平衡調控新機制。

Li2SnS3界面相調控金屬離子遷移示意圖

簡單來說，團隊在CZTSSe初始晶粒周圍，引入了一層名為Li?SnS?的特殊界面相，它就像調控金屬離子遷移的“交通指揮員”，在硒化反應的關鍵過程中，精準平衡Sn?+/Zn2+的遷移差異，引導金屬離子按照預設路線有序移動，讓晶粒實現更大、更均勻、更穩定的生長。這一技術從根本上減少了CZTSSe材料內部的晶界缺陷與深能級缺陷，大幅提升了材料的結晶質量，徹底破解了長期困擾行業的離子遷移不可控難題。

基于這一全新機制，團隊實現了三大歷史性突破：

效率突破15%大關：實驗室光電轉換效率達到15.45%，經第三方國際權威機構認證的效率達15.04%，標志著我國在該領域研究走在世界前列；

開路電壓實現歷史性跨越：在1.10eV較窄帶隙條件下，首次將器件開路電壓突破600毫伏，解決了該類型光伏器件長期存在的開路電壓偏低痛點；

構建了完整的理論與知識產權體系：團隊從結晶動力學角度，完整解析了離子遷移與缺陷形成的內在關系，為行業提供了全新的理論范式，同時完成了系統的知識產權布局，為產業化進程奠定了堅實基礎。

銅鋅錫硫硒太陽能電池圖片。(圖片來源：科研團隊)

從學術突破到國家能源安全的全方位價值

本次15%效率的突破，絕不僅僅是一項實驗室科研成果，更是對我國光伏產業、能源安全、雙碳戰略乃至全球能源轉型都具有深遠影響的里程碑事件，其核心意義體現在五大維度。

學術意義：填補國際研究空白，登頂全球光伏技術前沿

團隊提出的Li?SnS?界面相平衡調控新機制，從根本上破解了CZTSSe領域長期存在的核心科學難題，揭示了離子遷移、晶粒生長與缺陷形成的內在關聯，為全球該領域的研究提供了全新的理論范式和技術路徑，填補了國際研究空白。此前全球CZTSSe電池效率長期停滯在14%的天花板，本次突破不僅打破了效率紀錄，更打開了該技術路線效率持續提升的全新空間，為全球下一代光伏技術發展指明了方向。

產業意義：打通產業化核心堵點，構建自主可控的專利壁壘

長期以來，效率偏低、開路電壓不足是CZTSSe電池無法實現產業化的核心堵點。本次15%的認證效率突破，已經達到了早期晶硅電池產業化的效率門檻，具備了商業化應用的基本條件。更重要的是，本次突破解決了核心的缺陷控制難題，按照光伏技術的迭代規律，一旦核心瓶頸被打破，后續效率將進入快速提升通道，有望快速逼近20%以上的理論效率極限。

同時，在全球光伏產業競爭從產能競爭轉向專利競爭的當下，團隊完成的系統知識產權布局，為我國在下一代光伏賽道構建了自主可控的專利壁壘。當前晶硅領域部分核心專利仍掌握在海外企業手中，而在CZTSSe這條全新賽道上，我國率先取得核心技術突破，有望徹底擺脫專利卡脖子的風險，在下一代光伏產業的全球競爭中占據先發優勢。

國家能源安全意義：構建可持續、全自主的光伏產業鏈體系

光伏產業是我國在全球具有絕對領先優勢的戰略性新興產業，也是保障國家能源安全的核心抓手。但當前我國光伏產業鏈仍面臨兩大核心安全隱患：一是高純硅生產的高能耗與硅料環節的周期性波動，二是部分新型技術路線對稀散金屬的依賴，存在供給卡脖子風險。

CZTSSe電池的技術突破，從根本上解決了這兩大隱患。其核心原材料均為我國儲量豐富的常規礦產，不存在對外依存度問題，可實現100%自主可控，從原材料端保障了我國光伏產業鏈的長期安全。同時，其無需稀缺資源的特性，能夠支撐我國雙碳目標下數十TW級的長期光伏裝機需求，為我國構建以新能源為主體的新型電力系統，提供了可持續的底層技術支撐。

此外，CZTSSe電池的薄膜化、柔性化特性，可完美適配建筑光伏一體化（BIPV）、分布式光伏、移動能源、車載光伏等多元場景，與晶硅電池形成優勢互補，進一步完善我國光伏技術體系，提升我國在全球能源轉型中的主導權。

雙碳與零碳轉型意義：為零碳經濟提供低成本核心支撐

實現雙碳目標的核心，是大幅降低可再生能源的使用成本，推動高耗能行業的綠電替代。當前光伏產業正面臨度電成本下降空間收窄、全生命周期碳排放偏高的問題，而CZTSSe電池的技術突破，為解決這些問題提供了全新方案。

一方面，CZTSSe電池制備能耗遠低于晶硅電池，原材料成本極低，理論上可實現比晶硅電池更低的度電成本，能夠進一步加快煤電替代進程，為雙碳目標的如期實現提供核心動力。另一方面，其全生命周期綠色低碳、完全無毒的特性，完美契合零碳園區、零碳城市、零碳建筑的建設需求。

在零碳園區建設中，CZTSSe電池的柔性化、輕量化、可定制化特性，可實現園區屋頂、幕墻、停車場、設施表面的分布式光伏全覆蓋，為園區提供穩定、低成本的綠電供給，大幅降低園區碳排放。同時在全國碳市場建設持續完善的背景下，CZTSSe電池的低碳特性能帶來更高的碳減排收益，幫助高耗能企業降低履約成本，豐富碳市場減排項目類型，推動我國碳市場的高質量發展。

全球競爭意義：中國領跑下一代光伏賽道，鞏固全球產業領先優勢

當前，全球各國都在加緊布局下一代光伏技術，試圖在新一輪技術迭代中搶占先機，歐盟、美國、日本、韓國均在新型光伏技術研發上持續加大投入。在晶硅領域，我國已實現全產業鏈全球領先，產能與市場份額占全球80%以上；而在下一代光伏賽道，全球仍處于同一起跑線，核心技術突破將直接決定未來產業的主導權。

本次青島能源所的技術突破，標志著我國在CZTSSe這條下一代光伏核心賽道上實現了全球領跑，率先突破15%的效率大關，掌握了底層核心技術與自主知識產權。這不僅鞏固了我國在全球光伏產業的領先優勢，更為我國在全球能源轉型進程中爭取了更多話語權。同時，這項低成本、易推廣、無毒環保的技術，也為全球發展中國家的能源轉型提供了中國方案，加快全球碳中和進程，展現了我國的大國擔當。

從實驗室到產業化的機遇與挑戰

必須客觀認識到，本次15%的效率突破是實驗室小面積電池的成果，從實驗室走向大規模產業化，仍有一系列關口需要跨越：一是大面積制備的效率保持問題，如何在規模化生產中維持界面相的均勻性，避免效率大幅衰減；二是量產工藝的穩定性與成本控制，如何將實驗室工藝轉化為高良率、低成本的連續化量產體系；三是長期服役的可靠性驗證，需要完成25年以上的戶外老化測試，驗證組件的全生命周期穩定性。

但同時我們更要看到，本次突破已經掃清了CZTSSe電池產業化最大的核心障礙，解決了底層的科學與技術難題。隨著后續研發的持續推進、產業資本的入局，該技術的迭代將持續加速，效率有望快速提升，量產工藝也將逐步成熟。

未來，CZTSSe電池將率先在分布式光伏、BIPV、柔性光伏、移動能源等細分場景實現商業化落地，逐步拓展至大型地面電站等主流場景，成為我國光伏產業新的增長極。

在雙碳目標的指引下，中國零碳科技正迎來爆發式發展。從晶硅技術的持續迭代，到鈣鈦礦技術的快速追趕，再到CZTSSe技術的全球領跑，中國光伏產業正在用一項又一項技術突破，書寫全球能源轉型的中國故事。未來，隨著這些新一代光伏技術的產業化落地，必將構建起自主可控、低成本、可持續的新能源體系，為全球碳中和事業貢獻中國智慧與中國力量。