近日，国际顶级学术期刊Nature Reviews Clean Technology在线发表了我院与中国科学院物理研究所、澳大利亚新南威尔士大学、英国诺森比亚大学合作完成的综述论文，题为“Kesterite materials for photovoltaics”。该论文系统总结了铜锌锡硫硒（Cu2ZnSn(S,Se)4，CZTSSe）光伏材料的发展历程、关键科学问题及未来技术路线，为推动资源友好型高性能薄膜光伏技术的发展提供了重要参考。
论文第一作者为中国科学院物理研究所石将建副研究员、我院徐啸特聘副研究员、中国科学院物理研究所王金琳博士，通讯作者为中国科学院物理研究所孟庆波研究员和澳大利亚科学院院士、澳大利亚工程院院士、新南威尔士大学郝晓静教授。联合研究团队围绕CZTSSe光伏材料的晶体生长、缺陷调控、器件性能提升及规模化应用前景开展了系统性分析。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s44359-026-00206-w
CZTSSe是一种由地壳丰度高、无毒元素组成的新型薄膜光伏材料，具有资源丰富、成本低、环境友好以及带隙可调等优势，被认为是面向下一代可持续光伏技术的重要候选体系。相比传统铜铟镓硒（CIGS）等薄膜光伏材料，CZTSSe在原材料供应和环境影响方面具有潜在优势，并适用于单结及叠层太阳电池应用。
然而，由于CZTSSe体系具有多元素、多相耦合特征，其结晶过程复杂，长期受到缺陷形成、相演化调控以及载流子复合损失等问题限制，器件效率提升曾经历较长时间的平台期。近年来，随着对晶化动力学、多相演化过程以及缺陷调控机制认识的不断深入，CZTSSe光伏技术取得快速进展，认证器件效率已提升至新的水平。
该综述系统梳理了近年来CZTSSe光伏领域的重要突破，重点分析了影响器件性能的关键因素，包括前驱体均匀化、硒化过程中的相变动力学、中间相调控、阳离子无序以及深能级缺陷控制等。研究指出，通过精准调控材料生长过程中的热力学与动力学行为，可以有效降低非辐射复合损失，进一步提升器件性能。
文章进一步总结了CZTSSe光伏未来发展的关键方向，包括缺陷工程优化、背界面结构设计以及与宽禁带光伏材料结合构建叠层器件等，为实现更高效率、更低成本的新型薄膜光伏技术提供了发展路线。
Nature Reviews Clean Technology（《自然综述：清洁技术》）是Nature Portfolio旗下聚焦清洁技术领域的重要综述类期刊，于2025年创刊，致力于发表围绕清洁能源、可持续资源利用、低碳技术及相关产业应用的高水平Review、Perspective和观点文章，旨在促进科学、技术与社会应用之间的交叉融合，为全球可持续发展提供前沿科学洞见。此次综述工作的发表，体现了我院在新型能源材料与薄膜光伏领域持续开展国际合作和基础研究的重要进展，也为推动资源可持续、高性能光伏技术的发展提供了新的科学认识与技术思路。
图1 CZTSSe材料特性以及其光伏器件发展趋势