零碳科技：15%铜锌锡硫硒薄膜太阳能电池点亮新一代光伏未来2026年2月，中国光伏技术领域迎来里程碑式的重大突破。中国科学院青岛生物能源与过程研究所（以下简称“青岛能源所”）宣布，其研究团队攻克了铜锌锡硫硒（CZTSSe）太阳能电池长期存在的核心技术瓶颈，实现了光电转换效率15%的历史性跨越，相关研究成果以“Regulating grain growth via Li2SnS3 interphase in kesterite solar cells with certified efficiency exceeding 15%”为题发表在国际能源领域顶级期刊《自然能源》（NatureEnergy）上。

　　这一突破不仅刷新了该技术路线的全球效率纪录，更标志着我国在下一代光伏技术的全球竞争中占据了先发领跑地位，为我国双碳目标落地、能源安全战略保障、零碳产业体系构建，提供了颠覆性的底层技术支撑。

　　在全球能源转型加速推进的背景下，光伏已成为全球成本最低、增速最快的可再生能源，也是我国实现双碳目标、构建新型电力系统的核心支柱。当前全球光伏市场中，晶硅电池（PERC、TOPCon、HJT）占据了95%以上的市场份额，但其发展正面临着多重行业瓶颈：晶硅电池效率已逼近理论极限，高纯硅生产环节高能耗、高碳排放特征显著，产业链上游硅料环节周期性波动剧烈，长期发展的可持续性面临挑战。

　　而其他新型薄膜电池技术，均存在难以克服的先天短板：碲化镉（CdTe）电池存在镉元素的毒性风险，且核心原料碲是地壳中极度稀缺的稀散金属，无法支撑大规模装机；铜铟镓硒（CIGS）电池高度依赖铟、镓等稀缺战略资源，而铟同时是面板显示产业的核心原料，供给约束极强，无法满足全球数十TW级的光伏装机需求；近年来大热的钙钛矿电池，虽效率提升迅速，但长期稳定性不足、铅污染风险、大面积制备效率衰减严重等问题仍未得到根本解决，大规模商业化仍有较长的路要走。

　　正是在这样的行业背景下，铜锌锡硫硒（CZTSSe）电池凭借其无可替代的先天优势，成为全球公认的最具发展潜力的下一代光伏技术路线之一。根据本次发布的研究成果，CZTSSe材料具备四大核心不可替代优势：

　　元素储量无限，摆脱资源约束：铜、锌、锡、硫、硒均为地壳中储量丰富的常规矿产资源，不存在稀缺性瓶颈，可100%支撑全球长期大规模光伏装机需求，从根本上解决了光伏产业对稀散金属、贵金属的依赖问题。

　　成本优势显著，度电成本潜力巨大：原材料易得、价格低廉，且制备工艺无需超高纯原料，理论原材料成本远低于晶硅电池与其他薄膜电池，有望进一步拉低光伏度电成本，提升新能源在电力系统中的核心竞争力。

　　完全无毒环保，全生命周期零污染：不同于碲化镉的镉毒性、钙钛矿的铅污染风险，CZTSSe材料完全无毒，生产、服役、退役全生命周期均无环境危害，完全契合绿色低碳的发展理念。

　　环境稳定性优异，全生命周期收益更高：CZTSSe材料的化学稳定性远高于钙钛矿材料，不存在湿度、温度、光照下的快速降解问题，更适合长期户外服役，可大幅降低光伏电站全生命周期的运维成本，提升发电收益。

　　既然CZTSSe电池具备如此突出的先天优势，为何长期以来未能实现产业化落地？核心瓶颈在于其制备过程中“金属离子迁移不可控”的世界级难题，这也是本次技术突破的核心价值所在。

　　在CZTSSe电池的核心制备环节——高温硒化相变过程中，材料内部的铜、锌、锡等金属离子迁移速率存在巨大差异，尤其是Sn⁴+与Zn+的迁移差异极为突出。可以把它想象成盖房子时，砖和钢筋在施工过程中自行乱动，导致房子结构不稳，性能自然不佳。

　　这种离子迁移的不可控性，会直接导致晶粒生长不均匀、元素偏析、晶界缺陷与深能级缺陷密集等问题。这些缺陷就像光伏材料内部的“黑洞”，会持续消耗光生载流子，不仅大幅拉低电池的光电转换效率，更会导致器件开路电压长期偏低，成为制约CZTSSe电池发展的“卡脖子”难题，也使得该技术路线%的产业化关键关口。

　　针对这一核心难题，青岛能源所固态能源系统技术中心崔光磊研究员带领邵志鹏、崔长城博士等团队成员，提出了颠覆性的技术解决方案：Li₂SnS₃界面相平衡调控新机制。

　　简单来说，团队在CZTSSe初始晶粒周围，引入了一层名为Li₂SnS₃的特殊界面相，它就像调控金属离子迁移的“交通指挥员”，在硒化反应的关键过程中，精准平衡Sn⁴+/Zn+的迁移差异，引导金属离子按照预设路线有序移动，让晶粒实现更大、更均匀、更稳定的生长。这一技术从根本上减少了CZTSSe材料内部的晶界缺陷与深能级缺陷，大幅提升了材料的结晶质量，彻底破解了长期困扰行业的离子迁移不可控难题。

　　效率突破15%大关：实验室光电转换效率达到15.45%，经第三方国际权威机构认证的效率达15.04%，标志着我国在该领域研究走在世界前列；

　　开路电压实现历史性跨越：在1.10eV较窄带隙条件下，首次将器件开路电压突破600毫伏，解决了该类型光伏器件长期存在的开路电压偏低痛点；

　　构建了完整的理论与知识产权体系：团队从结晶动力学角度，完整解析了离子迁移与缺陷形成的内在关系，为行业提供了全新的理论范式，同时完成了系统的知识产权布局，为产业化进程奠定了坚实基础。

　　本次15%效率的突破，绝不仅仅是一项实验室科研成果，更是对我国光伏产业、能源安全、双碳战略乃至全球能源转型都具有深远影响的里程碑事件，其核心意义体现在五大维度。

　　团队提出的Li₂SnS₃界面相平衡调控新机制，从根本上破解了CZTSSe领域长期存在的核心科学难题，揭示了离子迁移、晶粒生长与缺陷形成的内在关联，为全球该领域的研究提供了全新的理论范式和技术路径，填补了国际研究空白。此前全球CZTSSe电池效率长期停滞在14%的天花板，本次突破不仅打破了效率纪录，更打开了该技术路线效率持续提升的全新空间，为全球下一代光伏技术发展指明了方向。

　　长期以来，效率偏低、开路电压不足是CZTSSe电池无法实现产业化的核心堵点。本次15%的认证效率突破，已经达到了早期晶硅电池产业化的效率门槛，具备了商业化应用的基本条件。更重要的是，本次突破解决了核心的缺陷控制难题，按照光伏技术的迭代规律，一旦核心瓶颈被打破，后续效率将进入快速提升通道，有望快速逼近20%以上的理论效率极限。

　　同时，在全球光伏产业竞争从产能竞争转向专利竞争的当下，团队完成的系统知识产权布局，为我国在下一代光伏赛道构建了自主可控的专利壁垒。当前晶硅领域部分核心专利仍掌握在海外企业手中，而在CZTSSe这条全新赛道上，我国率先取得核心技术突破，有望彻底摆脱专利卡脖子的风险，在下一代光伏产业的全球竞争中占据先发优势。

　　光伏产业是我国在全球具有绝对领先优势的战略性新兴产业，也是保障国家能源安全的核心抓手。但当前我国光伏产业链仍面临两大核心安全隐患：一是高纯硅生产的高能耗与硅料环节的周期性波动，二是部分新型技术路线对稀散金属的依赖，存在供给卡脖子风险。

　　CZTSSe电池的技术突破，从根本上解决了这两大隐患。其核心原材料均为我国储量丰富的常规矿产，不存在对外依存度问题，可实现100%自主可控，从原材料端保障了我国光伏产业链的长期安全。同时，其无需稀缺资源的特性，能够支撑我国双碳目标下数十TW级的长期光伏装机需求，为我国构建以新能源为主体的新型电力系统，提供了可持续的底层技术支撑。

　　此外，CZTSSe电池的薄膜化、柔性化特性，可完美适配建筑光伏一体化（BIPV）、分布式光伏、移动能源、车载光伏等多元场景，与晶硅电池形成优势互补，进一步完善我国光伏技术体系，提升我国在全球能源转型中的主导权。

　　实现双碳目标的核心，是大幅降低可再生能源的使用成本，推动高耗能行业的绿电替代。当前光伏产业正面临度电成本下降空间收窄、全生命周期碳排放偏高的问题，而CZTSSe电池的技术突破，为解决这些问题提供了全新方案。

　　一方面，CZTSSe电池制备能耗远低于晶硅电池，原材料成本极低，理论上可实现比晶硅电池更低的度电成本，能够进一步加快煤电替代进程，为双碳目标的如期实现提供核心动力。另一方面，其全生命周期绿色低碳、完全无毒的特性，完美契合零碳园区、零碳城市、零碳建筑的建设需求。

　　在零碳园区建设中，CZTSSe电池的柔性化、轻量化、可定制化特性，可实现园区屋顶、幕墙、停车场、设施表面的分布式光伏全覆盖，为园区提供稳定、低成本的绿电供给，大幅降低园区碳排放。同时在全国碳市场建设持续完善的背景下，CZTSSe电池的低碳特性能带来更高的碳减排收益，帮助高耗能企业降低履约成本，丰富碳市场减排项目类型，推动我国碳市场的高质量发展。

　　当前，全球各国都在加紧布局下一代光伏技术，试图在新一轮技术迭代中抢占先机，欧盟、美国、日本、韩国均在新型光伏技术研发上持续加大投入。在晶硅领域，我国已实现全产业链全球领先，产能与市场份额占全球80%以上；而在下一代光伏赛道，全球仍处于同一起跑线，核心技术突破将直接决定未来产业的主导权。

　　本次青岛能源所的技术突破，标志着我国在CZTSSe这条下一代光伏核心赛道上实现了全球领跑，率先突破15%的效率大关，掌握了底层核心技术与自主知识产权。这不仅巩固了我国在全球光伏产业的领先优势，更为我国在全球能源转型进程中争取了更多话语权。同时，这项低成本、易推广、无毒环保的技术，也为全球发展中国家的能源转型提供了中国方案，加快全球碳中和进程，展现了我国的大国担当。

　　必须客观认识到，本次15%的效率突破是实验室小面积电池的成果，从实验室走向大规模产业化，仍有一系列关口需要跨越：一是大面积制备的效率保持问题，如何在规模化生产中维持界面相的均匀性，避免效率大幅衰减；二是量产工艺的稳定性与成本控制，如何将实验室工艺转化为高良率、低成本的连续化量产体系；三是长期服役的可靠性验证，需要完成25年以上的户外老化测试，验证组件的全生命周期稳定性。

　　但同时我们更要看到，本次突破已经扫清了CZTSSe电池产业化最大的核心障碍，解决了底层的科学与技术难题。随着后续研发的持续推进、产业资本的入局，该技术的迭代将持续加速，效率有望快速提升，量产工艺也将逐步成熟。

　　未来，CZTSSe电池将率先在分布式光伏、BIPV、柔性光伏、移动能源等细分场景实现商业化落地，逐步拓展至大型地面电站等主流场景，成为我国光伏产业新的增长极。

　　在双碳目标的指引下，中国零碳科技正迎来爆发式发展。从晶硅技术的持续迭代，到钙钛矿技术的快速追赶，再到CZTSSe技术的全球领跑，中国光伏产业正在用一项又一项技术突破，书写全球能源转型的中国故事。未来，随着这些新一代光伏技术的产业化落地，必将构建起自主可控、低成本、可持续的新能源体系，为全球碳中和事业贡献中国智慧与中国力量。