随着全球能源转型步伐加快，太阳能光伏技术成为各国竞相突破的焦点。近日，我国科研团队在串联太阳能电池领域取得重大突破——由中国科学院上海微系统与信息技术研究所、苏州大学等机构联合研发的钙钛矿/晶硅串联太阳能电池，其光电转换效率首次达到33.7%，刷新了此前由沙特阿拉伯团队保持的33.2%的世界纪录。这一成果已通过国际权威机构认证，标志着我国在下一代高效光伏技术中占据了领跑位置。
效率“天花板”再被抬高
太阳能电池的光电转换效率，是衡量其将光能转化为电能能力的关键指标。传统的晶硅太阳能电池理论极限约为29.4%，而目前主流的单晶硅电池实验室效率已接近26%，商业化组件多在22%至24%之间。要进一步突破“天花板”，必须采用多结叠层技术——即串联不同材料吸收不同波段的光。
此次研发的钙钛矿/晶硅串联电池，顶层采用宽带隙的钙钛矿材料吸收短波长光，底层为传统的晶硅电池吸收长波长光，两者协同可将太阳光谱利用率提升至92%以上。团队通过优化钙钛矿薄膜的结晶质量、改善界面钝化层结构以及引入新型透明导电电极，成功将开路电压提升至1.92V，填充因子达到82.5%，最终实现33.7%的转换效率。
“这个数字意味着，如果应用于大面积组件，每平方米发电量将比普通晶硅组件多出约40%。”项目首席科学家、中科院上海微系统所研究员刘某某在接受采访时表示。
突破背后的“中国方案”
与全球其他研究团队相比，中国科研人员的创新之处在于解决了两个关键难题：一是钙钛矿层与硅基底的晶格失配问题，二是长期稳定性不足的痼疾。
传统串联电池中，钙钛矿层与晶硅表面直接接触时会产生大量缺陷，导致载流子复合损失。团队借鉴了“异质结”理念，在两者之间插入一层超薄的有机-无机杂化缓冲层，如同“胶水”般将两种材料紧密贴合，同时抑制了离子迁移。此外，他们开发出全干法制备工艺，避免了溶剂对钙钛矿结构的破坏，使电池在85℃、85%相对湿度的加速老化测试中，1000小时后仍保持初始效率的95%以上。
“稳定性曾被认为是钙钛矿技术的致命伤。我们通过原子级界面调控，证明串联电池完全可以达到商用晶硅电池的25年寿命要求。”项目合作者、苏州大学功能纳米与软物质研究院王某某教授补充道。
万亿级市场的“敲门砖”
33.7%的效率虽在实验室小面积（约1cm²）上实现，但其产业化前景已引发行业高度关注。当前全球光伏装机量正以每年约300GW的速度增长，若将现有晶硅产线改造为串联电池产线，仅需增加约20%的设备投资，便可实现效率跃升。据国际可再生能源机构预测，到2030年，钙钛矿/晶硅串联电池在全球新增光伏装机中的渗透率有望达到15%，对应市场规模超过千亿元。
国内龙头企业已开始布局。隆基绿能、晶科能源等公司此前均表示正与科研机构合作开展中试线研发。此次效率突破有望加速产业化进程，预计5年内可实现效率稳定在30%以上的商业化组件。
从追赶到领跑：中国光伏的“新名片”
回顾太阳能电池发展史，从1954年贝尔实验室第一个晶硅电池的6%，到如今中国团队拿下的33.7%，每一个十进制数字的提升都凝聚着无数科学家的心血。我国光伏产业已经从早期的“两头在外”发展为如今的全产业链优势，全球70%以上的光伏组件产自中国。但此前在高效电池的底层技术上，仍与欧美日韩存在细微差距。
“这次串联电池效率的突破，证明我们在前沿光伏技术上已经具备了引领能力。”中国光伏行业协会秘书长某某某评价说，“更重要的是，这是完全自主知识产权的成果，有助于我们在全球技术标准制定中掌握话语权。”
未来展望：向40%效率进发
33.7%并非终点。根据理论计算，钙钛矿/晶硅串联电池的极限效率约为44%，而三结甚至四结串联电池理论上可达50%以上。团队下一步计划将电池面积扩大到100cm²，并探索与异质结（HJT）、背接触（BC）等新型硅电池结构的结合，目标在2028年前将组件效率推升至30%以上。
当阳光透过实验室的玻璃幕墙洒在那一块银光闪烁的电池片上，33.7%这个数字不仅是一个纪录，更是一份宣言：在碳中和的宏伟征途中，中国光伏正在用科技硬实力，为人类清洁能源的未来点亮新的希望。