全球能源转型和空间基础设施快速发展的背景下，太阳能应用正从地面扩展到更复杂的场景；低轨卫星互联网、空间站、深空探测及未来太空能源系统，对光伏器件提出了更高要求：需要轻量化、长寿命、高可靠性，同时兼顾可持续的原料来源和可控的制造成本。相比硅基电池，薄膜光伏在轻质化和柔性化上具有天然优势，但不同材料体系在效率、稳定性、资源利用和环境友好性之间仍需权衡。由铜、锌、锡、硫、硒组成的CZTSSe薄膜材料资源丰富、环境友好、成本优势明显，且在辐照环境下表现出应用潜力，被视为新型应用场景的重要候选技术。然而，其转换效率提升缓慢和产业化验证不足，一直是制约其从实验室走向工程应用的主要障碍。 业内普遍认为，CZTSSe体系的主要瓶颈在于材料微观结构和缺陷问题：多元素耦合导致原子占位无序，形成复杂缺陷网络；缺陷引发的非辐射复合加剧能量损耗，限制了开路电压等关键指标的提升。此外，薄膜结晶质量、界面能带匹配和制备工艺等因素相互制约，导致实验结果难以重复，器件放大困难，产业化面临"效率达标难、规模稳定更难"的双重挑战。这些问题也解释了为何近十年来该技术的性能提升出现阶段性停滞。 针对这个难题，中国科学院物理研究所孟庆波团队实现突破：通过调控结晶过程、优化原子结构和缺陷工程，从源头降低缺陷活性和能量损耗，大幅提升了CZTSSe电池性能。该团队在2022年首次突破13%效率后，三年内连续实现14%、15%、16%的跃升，并将研究从小面积器件扩展到器件放大和柔性组件构建，形成了从材料机理到器件工程的完整研究链条。对应的成果自2023年起多次发表于《自然・能源》期刊，显示出该领域的国际关注度和学术影响力不断提升。 从产业角度看，薄膜光伏技术需要跨越"效率门槛—工程放大—稳定性验证—规模制造"多个阶段。当电池效率达到15%-16%时，技术路线通常具备从中试到产业化的基本条件。CZTSSe电池认证效率达到16.6%，不仅意味着进入关键性能区间，也为后续大面积组件、可靠性测试和工艺优化提供了更好起点。更重要的是，CZTSSe依赖的元素资源丰富，有助于缓解高效薄膜体系的资源约束和供应链风险，为构建安全可持续的光伏材料体系提供了新选择。 推动CZTSSe工程化应用需要多方协同：一是继续优化缺陷与界面问题，提升开路电压和填充因子等指标；二是加强工艺可制造性研究，建立可复制的制备方法；三是完善可靠性和服役验证体系，特别是针对空间环境的辐照、热循环等测试；四是开发柔性轻量化组件封装方案；五是推动中试线和标准体系建设，降低产业化成本与风险。 业内专家指出，当CZTSSe电池效率接近20%、组件效率达18%并实现批量制备后，在航天装备、空间电源等对资源可持续性要求高的领域将有更大应用空间。同时，在地面分布式、建筑一体化和可穿戴设备等场景中，薄膜组件的柔性特性也将拓展新的市场。随着关键科学问题的攻克和工程验证的完善，CZTSSe有望与现有高效技术形成互补，在多场景应用中实现更好的综合优势。
从实验室突破到产业化跨越，CZTSSe技术的发展说明了材料创新对能源转型的重要影响。在碳中和与太空经济兴起的时代，这项兼具经济性和战略性的技术不仅将改变全球光伏产业格局，还将为人类深空探索提供可持续能源支持。其产业化进程的每一步，都展现了中国科技攀登世界高峰的决心。