PEQUIM, 25 de março de 2026– Uma equipe de pesquisa liderada pelo professor Meng Qingbo do Instituto de Física da Academia Chinesa de Ciências (CAS) alcançou um novo marco no campo da-película fotovoltaica fina, elevando a eficiência certificada de conversão de energia de células solares de sulfoseleneto de cobre e zinco e estanho (CZTSSe) para 16,6%. Isto marca a décima vez que a equipe quebra o recorde mundial neste campo, ressaltando a liderança global da China na tecnologia fotovoltaica de próxima{3}}geração e sinalizando que a CZTSSe já ultrapassou o limiar crítico para a industrialização.
Este avanço inovador é a forma como o mundo se desenvolveu. Por mais de 10 anos de pesquisa, o CZTSSe é um material de filme fino-promissor porque é feito de materiais que podem ser encontrados em todo o mundo, são baratos e não produzem danos ao meio ambiente (cobre, zinco, estanho, enxofre e selênio). As tecnologias tradicionais de película fina frequentemente utilizadas incluem telureto de cádmio (CdTe) e seleneto de cobre, índio e gálio (CIGS); no entanto, esses elementos são considerados muito limitados em quantidade ou tóxicos para o meio ambiente, tornando a pesquisa por trás do CZTSSe uma alternativa ambientalmente sustentável para aplicações terrestres-ou espaciais.
Superando uma década{0}}longo gargalo
Apesar das suas vantagens inerentes, o desenvolvimento da energia fotovoltaica CZTSSe tem sido limitado por um desafio científico fundamental. Como um composto multi-elementar, o material é propenso à formação de defeitos complexos, arranjo atômico desordenado e perdas substanciais de energia interna durante a cristalização. Durante quase uma década, estas questões paralisaram as melhorias de eficiência.
A equipe do professor Meng enfrentou esse desafio abordando sistematicamente os principais problemas científicos relacionados à cristalização de materiais, estrutura atômica e controle de defeitos. Os pesquisadores desenvolveram uma inovadora “estratégia de vacância atômica” que orienta os átomos de cobre e zinco em arranjos ordenados, reduzindo efetivamente a atividade de defeitos e a dissipação interna de energia em sua fonte.
Esta estratégia produziu excelentes resultados nos últimos anos, a equipa alcançou um progresso incrível nos últimos 3 anos, incluindo o seu primeiro dispositivo de produção de energia excedendo uma eficiência energética de 13% em 2022. Desde então, melhoraram consistentemente os seus dispositivos com a conversão de energia atual atingindo uma eficiência de 16%, ao mesmo tempo que concluíam o desenvolvimento de dispositivos mais pequenos e construíam Módulos Flexíveis. As realizações da equipe foram recentemente nomeadas como um dos Principais Avanços Científicos e Tecnológicos na Indústria Fotovoltaica na China em 2023 e, portanto, é a única candidata a ser premiada nessas duas categorias. Por último, cinco artigos de autoria deste grupo na Nature Energy nos anos 2023 -2019 receberam publicações.
Cruzando o Limiar da Industrialização
De acordo com a trajetória de desenvolvimento estabelecida da-película fotovoltaica fina, uma faixa de eficiência de 15% a 16% é geralmente considerada suficiente para iniciar a industrialização gradual. Tecnologias de película-fina de segunda{4}}geração, como CdTe e CIGS, entraram em desenvolvimento comercial depois de alcançar marcos semelhantes de eficiência laboratorial. Com uma eficiência certificada de 16,6% e suas vantagens intrínsecas em estabilidade, resistência à radiação e abundância de material, o CZTSSe entrou agora firmemente na fase de demonstração acelerada de aplicações e desenvolvimento em escala.
A eficiência-recorde da equipe foi consistentemente incluída noTabelas de eficiência de células solarescompilado por especialistas fotovoltaicos internacionais e peloMelhor pesquisa-Gráfico de eficiência celularmantido pelo Laboratório Nacional de Energia Renovável dos EUA (NREL).
Rumo a aplicações de energia espacial e terrestre
Esta descoberta é mais do que um novo marco no laboratório; é um novo marco para a tecnologia de energia solar devido aos grandes projetos de engenharia que impõem novas exigências às tecnologias solares. Simplificando, à medida que o mundo transita para fontes de energia mais limpas e a exploração do espaço profundo continua, grandes projectos de engenharia (tais como constelações de satélites de órbita terrestre baixa (LEO), energia solar a partir do espaço) estão a exigir mais tecnologias de energia solar do que nunca. Isto criou requisitos rigorosos para tecnologias de energia solar, incluindo custos mais baixos, vidas mais longas, pesos mais leves e recursos sustentáveis. A combinação exclusiva de propriedades do CZTSSe o torna uma excelente opção para atender a todos esses requisitos rigorosos.
"The novel thin-film solar cells we have developed possess multiple advantages, including abundant raw materials, low cost, environmental friendliness, chemical stability, and resistance to space radiation," said Shi Jiangjian, associate researcher at the Institute of Physics, CAS, and a member of Professor Meng's team. "These attributes will enable larger-scale, lower-cost, and more diverse applications of thin-film photovoltaics, providing more versatile and globally competitive options for energy production."
Se a equipe de tecnologia da CZTSSe conseguir atingir eficiências de 20% e 18% E capacidades confiáveis de produção em massa para células e módulos, respectivamente, então estará em plena competitividade de mercado. Com suas propriedades leves, flexíveis e dobráveis, a tecnologia CZTSSe será amplamente utilizada em sistemas de energia portáteis, unidades móveis de fornecimento de energia, satélites, plataformas de energia solar no espaço e missões de exploração-espacial profunda.
Uma contribuição chinesa para o futuro global da energia limpa
"O horizonte da produção de energia não está mais confinado à superfície da Terra; agora estamos olhando para a energia baseada no espaço", acrescentou Shi Jiangjian. "Nossa tecnologia está alinhada com os rumos emergentes do 15º Plano Quinquenal-da China e tem como alvo campos críticos do futuro."
Continuaremos a apoiar, aumentar o nível de pesquisa básica e apoiar nossos parceiros no avanço da tecnologia CZTSSe enquanto todos trabalhamos juntos para industrializar os produtos CZTSSe. À medida que o mundo procura soluções sustentáveis para resolver as questões energéticas e climáticas prementes do mundo, acreditamos que a CZTSSe será uma contribuição significativa para o futuro da energia limpa no mundo.
