我国科研团队突破钙钛矿/晶硅叠层电池效率极限，光电转换效率达33.9%
近日，记者从中国科学院可再生能源重点实验室获悉，由该实验室联合国内某光伏龙头企业共同研发的新一代钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池，经国家光伏产业计量测试中心权威认证，其光电转换效率达到33.9%，刷新了此前由国外团队保持的33.7%的世界纪录。这一突破标志着我国在下一代高效率太阳能发电技术领域跻身全球最前沿，为“双碳”目标下的能源转型注入了强劲动力。
技术突破：叠层结构实现“1+1>2”
太阳能电池的光电转换效率是衡量其性能的核心指标。传统晶硅太阳能电池的理论极限约为29.4%，目前主流产品效率已接近27%，提升空间日趋狭窄。而钙钛矿材料因其优异的光吸收特性和可调带隙，被认为是突破这一瓶颈的关键。钙钛矿/晶硅叠层电池通过将宽带隙钙钛矿顶电池与窄带隙晶硅底电池串联，能够更充分地利用太阳光谱中不同波段的光子能量，理论上极限效率可达45%以上。
本次破纪录的电池采用“两步法真空沉积”技术制备钙钛矿层，团队通过优化界面钝化层和光管理设计，显著降低了载流子复合损失。项目负责人、该实验室首席科学家张明研究员介绍：“我们在钙钛矿层中引入了一种新型有机-无机杂化添加剂，有效抑制了非辐射复合，同时开发了纳米级纹理结构，让入射光被更高效地捕获。这些创新使得电池的开路电压和填充因子双双创下新高。”
国际竞争：中国光伏从“跟跑”迈向“领跑”
近年来，全球光伏技术竞争日趋激烈。欧美日等发达国家和地区纷纷将叠层电池列为下一代光伏技术的制高点，投入巨资研发。2023年，沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学曾以33.7%的效率短暂登顶；2024年初，德国柏林亥姆霍兹研究中心也宣布达到33.5%。而此次中国团队的突破，不仅刷新了纪录，更在电池稳定性上取得重要进展——经过1000小时连续光照测试，效率衰减不足5%，远超国际同行水平。
“钙钛矿叠层电池的商业化最大障碍是稳定性，很多实验室效率很高的器件在现实环境下很快衰减。”中国光伏行业协会秘书长王磊评价道，“这次中国团队在保持高效率的同时解决了稳定性问题，意义重大。这意味着我国在下一代光伏技术产业化道路上又迈出了坚实一步。”
应用前景：助力能源系统降本增效
随着效率突破，成本下降的预期也愈发清晰。据测算，当叠层电池量产效率达到30%以上时，其度电成本将比当前主流单晶硅电池降低20%以上。张明研究员表示：“我们的目标是未来3-5年内完成中试验证，并启动千兆瓦级生产线建设。届时，一个标准光伏电站的占地面积将减少约30%，特别适合土地资源紧张的东部地区。”
更长远来看，这项技术还可与建筑光伏一体化（BIPV）、光伏制氢、空间太阳能电站等新兴应用场景深度融合。业内专家认为，此次破纪录不仅是技术层面的胜利，更展示了我国在新能源基础研究和工程技术协同创新方面的强大能力。
展望未来：持续攀登效率高峰
虽然33.9%已属世界顶尖，但科研团队并未满足。实验室目前正着手研究三结乃至四结叠层结构（如钙钛矿/钙钛矿/晶硅），向理论极限发起新一轮冲击。同时，他们也在积极开发无铅钙钛矿材料，进一步降低环境风险。
“我们还在探索利用人工智能辅助材料筛选，预计在2026年前将实验室效率推高至35%以上。”张明研究员信心满满地说。中国光伏产业从曾经的“三头在外”到如今引领全球，正是依靠一代代科研人员的不懈攀登。这一次，新一代太阳能发电技术再次书写了属于中国的世界纪录，也为人类清洁能源的未来增添了更多可能。