在国家自然科学基金项目（批准号：52222212、52227803、52172261、52402243）等资助下，中国科学院物理研究所孟庆波教授团队与合作者开发出分子化配位技术，实现了大面积铜锌锡硫硒无机光伏薄膜的均一制备和均匀结晶，并构筑了高性能电池与组件。相关研究成果以“分子配位实现高效太阳能组件中均匀的锌黄锡矿吸收膜（Molecular coordination achieves uniform kesterite absorber film for efficient solar modules）”为题，于2026年8月3日在《自然材料》（Nature Materials）期刊上在线发表。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41563-026-02703-6。

　　铜锌锡硫硒（Cu₂ZnSn(S,Se)₄，简写为CZTSSe）由Cu、Zn和Sn等金属元素在高温下与Se反应结晶而成，主体组成元素地壳储量丰富，兼具资源可持续性、高效率潜力和低成本等特点，是具有发展潜力的新一代多元化合物无机薄膜光伏体系。然而，该体系结晶过程复杂，其光伏器件性能提升和尺寸放大长期受制于材料缺陷结构复杂、结晶调控难度高等问题。具体来说，由于各类金属元素与Se之间的反应热力学和动力学特性差异显著，CZTSSe结晶需要经历多步固相反应和物相演化，容易出现组分相分离、中间物相竞争、原子无序和晶格畸变，并由此产生电荷捕获与载流子复合损失。因此，如何对CZTSSe前驱物向终态薄膜转化的多步反应进行精准调控，并在时空尺度上引导多物相均匀有序生成和融合演化，是锌黄锡矿型薄膜光伏领域的关键科学问题。

　　围绕这一问题，研究团队系统解耦了CZTSSe的多步结晶反应过程和动力学特性，识别出多个关键节点，形成了以相演化过程动态调控为核心的研究范式。特别是，针对大面积薄膜涂布制备过程中前驱体系复杂配位结构对后续CZTSSe硒化反应和结晶生长的影响，开发出以甲酰胺为主体的分子化配位体系，打破了原有交联配位导致的网络固化和薄膜微观结构空间差异，从而有效缓解了CZTSSe有机残留、硒化限制和结晶不均匀等问题，抑制了原子缺陷的生成，改善了薄膜在宏观和微观尺度的结构均匀性以及载流子传输性能。

　　基于该体系，研究团队在1 cm²级CZTSSe太阳能电池上获得14.2%的认证能量转换效率；进一步通过激光划线实现了10.5 cm²六节子电池串联组件的开发，并获得了13.0%的认证效率。该结果打破了IBM和Solar Frontier等国际团队保持的性能数据，刷新了CZTSSe器件的效率纪录，并被“Solar cell efficiency tables”光伏统计收录。

　　该研究加深了对CZTSSe这一多元复杂材料体系的分子配位结构与材料结晶关系的认识，也为复杂无机化合物的结晶过程和缺陷调控提供了可借鉴的研究思路。跨尺度器件结果则为CZTSSe薄膜光伏技术的效率持续提升、规模放大与工程化验证提供了重要基础。

图　用于大面积CZTSSe薄膜涂布沉积的分子化配位前驱体系和10 cm²尺寸的CZTSSe薄膜光伏组件