近日，柔性电子全国重点实验室/南京邮电大学化学与生命科学学院辛颢教授课题组在铜铟镓硒薄膜太阳能电池领域研究取得突破性进展。团队提出前驱体化学键合调控策略获得四元纯相Cu(In,Ga)Se2 (CIGSe）薄膜材料。基于该策略获得电转换效率达到15.3%的CISe电池（为该类电池的最高效率）和18.53%的CIGSe电池。其中CIGSe电池经权威机构认证效率达17.53%，为溶液法制备的CIGSe电池的最高效率。相关研究成果以“Chemical linkage regulated single phase crystallization and uniform gallium alloying for efficient solution processed chalcopyrite solar cells”为题发表在国际学术期刊Nature Energy《自然·能源》（DOI:10.1038/s41560-026-02157-9），南京邮电大学为唯一通讯单位，柔性电子全国重点实验室/化学与生命科学学院辛颢教授为论文通讯作者，博士研究生马乘风、硕士研究生吴康、刘新格和闫伟博副教授为共同第一作者。

　　黄铜矿结构半导体材料具备光吸收系数高、光热稳定性优异、带隙可调、耐辐射等优势，可以实现超薄和柔性化，在太空光伏、叠层太阳能电池、光伏建筑一体化、可穿戴电子设备和室内光伏等领域具有拥有广阔的应用前景。然而目前材料合成过程中，复杂的多相融合结晶机制以及Ga元素与其他金属元素显著不同的扩散速率，严重影响了薄膜大面积均匀性及光伏的批次稳定性，限制了该类技术的发展和商业化应用。

前驱物化学键桥联调控材料结晶机制实现黄铜矿薄膜单相结晶及电池效率新纪录

　　针对这一难题，研究团队设计了通过将溶液中多种前驱物经化学键连接限制分子间自由碰撞来抑制杂相生成，调控材料结晶机制，进而实现多元化合物纯相结晶的策略（图1a）。通过乙酸根（OAc-）离子将溶液中铜和铟的配合物通过氢键和配位键形成桥联网络（图1b），抑制铜和铟二次相的生成，实现铜铟硒（CISe）薄膜的单相结晶（图1c）。进一步，借助Ga3+与OAc-的配位作用（图1d），将该策略成功拓展至四元体系，实现了Ga元素均匀合金化与CIGSe的单相结晶（图1e），创造了溶液路径CISe和CIGSe薄膜电池效率新的记录效率（图1f）。

　　本研究首次开发了通过化合物桥联合成纯相多元半导体化合物的全新策略，实现了CISe和CIGSe单相结晶和效率突破，解决了领域难题，为CIGSe薄膜电池在太空、叠层电池等领域的应用创造了新机会。该策略同时为其他多元素无机硫族半导体材料合成提供了新思路。

　　该研究得到国家重点研发计划项目（2024YFB4205000）、国家自然科学基金（62288102，22075150）、江苏省自然科学基金（BK20240650）等项目的资助。

（撰稿：王少荧　初审：乔祖琴、戴修斌　编辑:王存宏　审核：张丰）