日本的先進工業科學技術研究所（AIST）科學家們創下了銅鎵硒（CuGaSe₂）太陽能電池的新效率紀錄，實現了 12.28% 的功率轉換效率。CuGaSe₂ 是一種屬於礦物家族的硫族半導體，與更廣泛使用的銅銦鎵硒（CIGS）材料密切相關。其約 1.68 eV 的直接帶隙使其能有效吸收可見陽光，從而在太陽能轉換中表現出色。這使 CuGaSe₂ 成為下一代無銦太陽能電池吸收層的有前景候選者，同時也突顯了寬帶隙材料在高性能、環保光伏應用中的重大潛力。
CuGaSe₂ 電池的缺陷耐受性超越了以往的寬帶隙紀錄，該材料在太陽能電池中的應用顯示出良好的缺陷耐受性，幫助減少電荷載流子的復合，並在晶體結構不完美的情況下維持高性能。根據本研究的首席作者石塚翔（Shogo Ishizuka）所述，達到的 12.28% 效率是目前報告中在 1.65–1.75 eV 範圍內的寬帶隙硫族太陽能電池的最高紀錄，尤其是在無銦的礦物或 CIGS 相關太陽能電池中。這一成果超越了最新的效率表中列出的 CuGaSe₂-鋁太陽能電池的以往紀錄。
該太陽能電池的性能由 AIST 可再生能源先進研究中心的光伏校準、標準和測量團隊獨立驗證。該裝置基於 AIST 研究人員在 2024 年開發的先前設計，納入了鋁於 CuGaSe₂ 薄膜的背面區域。這一修改透過創建一個改善少數載流子收集並減少損失的背面場（BSF），提升了電池的開路電壓、填充因子和整體效率，從而促進更強的整體性能。
這款創紀錄的太陽能電池基於精確的三階段過程生長的銅鎵硒吸收層。鋁和氟化銣在第一階段引入，並在最後階段添加額外的 RbF，以提高開路電壓，同時維持高效率。電池建造在一個鈉石灰玻璃基板上，並有一層鉬背觸點。其上是無銦的礦物吸收層，接著是 150 納米的硫化鎘緩衝層、鋅氧化物窗口層和金屬網電極。這一精心設計的層結構有助於最大化載流子收集和整體太陽能電池性能。
科學家們強調，他們的工作專注於寬帶隙設備的基礎研究和開發，旨在用於串聯太陽能電池的頂層。石塚表示，創建完整原型還需要相容的底層電池和串聯技術，因此該研究尚未準備好進入大規模生產。不過，他補充道，因為該項目仍處於基礎研究的早期階段，因此尚未進行詳細的成本評估。
