突破27%！鈣鈦礦太陽能電池刷新效率紀錄

實驗室里的光芒，正悄然改變能源未來的格局

一種新型太陽能技術(shù)正以前所未有的速度刷新著光電轉(zhuǎn)換的紀錄。就在近期，中國科研團隊在鈣鈦礦太陽能電池領(lǐng)域取得了一系列突破，效率紛紛突破27%門檻，甚至出現(xiàn)了令人矚目的34%的疊層電池效率。

這些數(shù)字背后，是怎樣的一場技術(shù)革命？

1、效率突破，中國科研團隊領(lǐng)跑

鈣鈦礦太陽能電池近期成為能源領(lǐng)域的熱點，多個中國科研團隊相繼報告了效率突破27%的成果。

華中科技大學武漢光電國家研究中心陳煒-劉宗豪教授團隊與韓國學者合作，在《自然-能源》發(fā)表研究成果，報道了認證效率27.27% 的倒置鈣鈦礦太陽能電池。

這一效率數(shù)據(jù)獲得了權(quán)威認證，創(chuàng)造了倒置結(jié)構(gòu)電池的新紀錄。

電子科技大學團隊則在鈣鈦礦/晶硅疊層電池領(lǐng)域走得更遠，他們制備的疊層電池效率已經(jīng)超過34%，并在65℃高溫環(huán)境中連續(xù)工作1200小時后，效率仍保持初始值的96%以上。

南京大學譚海仁教授課題組也不甘示弱，他們在全鈣鈦礦疊層電池領(lǐng)域經(jīng)國際權(quán)威認證的轉(zhuǎn)換效率高達30.1%，這是多晶薄膜太陽能電池首次實現(xiàn)超過30%的效率。

2、技術(shù)革新，破解決策瓶頸

這些效率突破的背后，是多項原創(chuàng)性技術(shù)的誕生。華中科技大學團隊提出了一種“溶劑化中間相驅(qū)動的表面相轉(zhuǎn)變策略”。

他們在后處理階段引入極微量極性非質(zhì)子溶劑NMP，誘導鈣鈦礦表面經(jīng)歷 “溶劑化中間相→α相” 的全新晶化路徑。

這種方法顯著改善了界面能級排列，降低非輻射復合，提升表面結(jié)晶質(zhì)量，從而實現(xiàn)了效率的飛躍。

電子科技大學團隊則針對自組裝空穴傳輸層在老化過程中易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)有序性衰退的問題，提出了原位構(gòu)筑交聯(lián)自組裝空穴傳輸層的新策略。

這一方法在穩(wěn)定空穴傳輸層結(jié)構(gòu)的同時，有效增強了鈣鈦礦界面的鈍化效果與晶體薄膜質(zhì)量。

南京大學團隊另辟蹊徑，在鈣鈦礦/空穴傳輸層界面處設(shè)計了一種正偶極取向的偶極鈍化層。

他們開發(fā)的基于短鏈剛性芳香苯環(huán)的偶極鈍化分子——對氨基苯磺酸，能精確構(gòu)建取向可控的正偶極鈍化層，有效減少界面非輻射復合損失。

3、穩(wěn)定性進展，突破產(chǎn)業(yè)瓶頸

鈣鈦礦電池的商業(yè)化一直受限于其穩(wěn)定性。業(yè)內(nèi)專家曾直言不諱地指出：“鈣鈦礦目前不太穩(wěn)定，和晶硅的配置不是很完美，未來五年需要去解決穩(wěn)定性問題，才能夠量產(chǎn)，當然也有可能永遠解決不了。”

令人振奮的是，近期研究在穩(wěn)定性方面也取得了顯著進展。電子科技大學團隊制備的鈣鈦礦/晶硅疊層太陽電池，在65℃高溫環(huán)境中連續(xù)工作1200小時后，效率仍保持初始值的96%以上。

華北電力大學李美成教授課題組則針對有機半導體空穴傳輸層的摻雜難題，提出了“電解摻雜”策略，采用電解摻雜Spiro的正式電池儲存5000小時后仍保持初始效率的97%。

韓國蔚山國立科學技術(shù)大學研究團隊開發(fā)了一種新型固體添加劑4CP，采用該添加劑的器件在連續(xù)運行超過3000小時后仍能保持初始效率的80%。

4、應用拓展，柔性電池開辟新場景

除了傳統(tǒng)剛性電池，柔性鈣鈦礦電池技術(shù)也取得了突破性進展。隆基綠能聯(lián)合蘇州大學、西安交通大學等團隊，研發(fā)的商業(yè)尺寸硅片級柔性疊層電池效率達29.8%，成為全球首個獲權(quán)威認證的該類型電池效率世界紀錄。

研究團隊通過將硅片厚度降至60微米，使其具備柔韌性，彎曲半徑低于2厘米也不會破裂。

他們創(chuàng)新構(gòu)建了 “疏松加致密”的雙層緩沖層結(jié)構(gòu)，其中疏松層能像彈簧床墊一樣吸收機械應力，致密層則確保高效的電荷傳輸。

基于該技術(shù)研制的超薄全硅片柔性疊層器件厚度僅60微米，可對折，彎曲半徑僅1.5厘米，重量不到4.4克，單位重量功率高達1.77瓦/克。

這一突破為柔性晶硅-鈣鈦礦疊層電池在空間光伏、車載光伏等輕質(zhì)高功率光伏場景的商業(yè)開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

5、產(chǎn)業(yè)化前景，挑戰(zhàn)與機遇并存

盡管實驗室成果頻傳捷報，但鈣鈦礦太陽能電池的產(chǎn)業(yè)化之路仍充滿挑戰(zhàn)。在2025第八屆中國國際光伏與儲能產(chǎn)業(yè)大會上，專家們對鈣鈦礦技術(shù)的商業(yè)化進程表達了謹慎態(tài)度。

天合光能副總裁、光伏科學與技術(shù)全國重點實驗室副主任陳奕峰指出：“鈣鈦礦疊層電池的高效率毋庸置疑，但是兩個月內(nèi)可能就衰減20%?！?/span>

他提醒業(yè)內(nèi)，要抱著謹慎的態(tài)度，同時懷抱希望去解決問題。

隆基綠能中央研究院研究一院院長童洪波則認為，鈣鈦礦有更好的抗彎曲性，可考慮開拓商品級的應用可能性。

“未必現(xiàn)在就需要和晶硅進行可靠性或替代關(guān)系的思考，更多應是其他差異化場景的思考。”

華晟新能源首席科學家王文靜強調(diào)，一個技術(shù)要想產(chǎn)業(yè)化，必須要經(jīng)過幾個階段：實驗室的工藝定型、產(chǎn)業(yè)化設(shè)備開發(fā)、良率和成產(chǎn)業(yè)化效率的提升、產(chǎn)品可靠性及成本問題的解決。

在他看來，“鈣鈦礦技術(shù)還有很多不能定型的東西，產(chǎn)業(yè)化很遠。”

鈣鈦礦太陽能電池的未來發(fā)展，可能不會完全取代晶硅技術(shù)，而是與之互補共存。隨著科研人員在材料配方、封裝技術(shù)、生產(chǎn)工藝上的持續(xù)突破，鈣鈦礦有望在五年內(nèi)實現(xiàn)初步商業(yè)化。

效率從27%向30%邁進的過程，正是光伏技術(shù)革新的關(guān)鍵一步。實驗室里的每一次閃光，都可能照亮我們通往清潔能源未來的道路。