中国科学院半导体研究所的实验室里，游经碧研究员团队近期完成了一项突破：他们研制出了光电转换效率高达27.2% 的钙钛矿太阳能电池原型器件。

这一经权威认证的效率，不仅显著超越了当前主流的单晶硅电池水平，更令人振奋的是，团队还成功解决了长期困扰钙钛矿技术商业化的稳定性难题。

巧捉“逃逸”的氯离子

钙钛矿太阳能电池之所以被寄予厚望，是因为它易于通过低成本印刷制备，同时具备高光电转换效率的潜力。

经过十六年的发展，这项技术的效率已从最初的3.8%提升至超过26%，但理论与现实之间始终存在一道鸿沟。

游经碧团队发现，问题出在制备钙钛矿薄膜的关键添加剂：氯化甲铵身上。

传统工艺中，氯化甲铵被广泛用于促进甲脒碘化铅薄膜的生长，但它会在结晶过程中引发一个棘手问题：氯离子不受控制地迁移，聚集在薄膜表面附近。

这种“薄膜内部不均匀性”的现象如同一个隐藏的陷阱，会导致表面缺陷和界面能级失配，严重影响电子传输效率，并为材料降解埋下隐患。

钾离子的精准捕获

面对这一挑战，研究团队展现出了巧妙的材料工程设计能力。

他们在热处理过程中引入了碱金属草酸盐，具体为双草酸钾。

这种化合物在加热条件下会发生热分解，释放出带正电的钾离子。这些钾离子与氯离子具有强烈的化学亲和力，能够结合形成氯化钾。

如同一张精准设置的捕网，钾离子有效束缚了氯元素的垂直无序迁移，使其在钙钛矿材料中均匀分布。

基于这一方法，团队成功制备出载流子寿命高达20微秒的钙钛矿半导体薄膜，界面缺陷态密度也大幅降低。

稳定性的飞跃

这项突破的价值不仅在于效率的提升，更在于稳定性的显著改善——这是钙钛矿技术从实验室走向产业化的关键障碍。

测试数据显示，这种新型电池在1个标准太阳光和最大功率输出点条件下持续运行1529小时后，仍能保持初始效率的86.3%。

在更为严苛的加速老化测试中，将器件暴露在1个标准太阳光与85℃光热耦合条件下，连续运行1000小时后效率保持率仍达到82.8%。

这一稳定性表现显著优于早期钙钛矿电池在数百小时内即出现显著性能衰减的情况，为技术的商业化应用提供了重要的数据支撑。

技术路线的百花齐放

在游经碧团队的研究之外，整个钙钛矿领域正呈现出多元化发展的蓬勃态势。

晶澳太阳能研发中心与华中科技大学的合作团队，通过界面分子取向工程，设计了一种特殊分子PMEAI，使其能平行排列在钙钛矿表面。

这种创新结构诱导了界面电场的反转，大幅提升了电子提取效率，使冠军器件实现了26.7%的光电转换效率。

上海交通大学戚亚冰教授团队则专注于超柔性钙钛矿电池的开发。

他们创新性地提出“氧化镍+自组装单分子层”的双空穴传输层结构，在小面积器件上实现了20.3%的效率，为可穿戴设备、物联网等新兴领域提供了可能。

产业化的加速跑

实验室内的突破正迅速走向产业化实践。根据行业数据，钙钛矿技术正迎来产业化落地的重要阶段。

多条百兆瓦级生产线已陆续建成并进入调试或投运阶段，钙钛矿电站项目也实现了兆瓦级持续运行。

极电光能的实践尤为引人注目。他们的150兆瓦中试线已连续运行近三年，产品良率稳定在95%左右，这已接近晶硅产线水平。

而该公司吉瓦级量产线的一期项目也已在2025年初投产，经过半年的产能爬坡与工艺调试，目前正式出货，良率保持在约90%。

在下游应用方面，目前已投运的钙钛矿电站中，单体规模达到兆瓦级，运行时间最长的已接近两年。

近期华能集团投运的5兆瓦地面电站，是目前国内最大的全钙钛矿地面电站项目。

未来前景与挑战

随着技术不断成熟，钙钛矿的应用场景正日益清晰。

相比晶硅电池，钙钛矿技术具有多方面优势。首先是成本潜力，钙钛矿材料可以通过溶液法在低温下制备，工艺简单且能耗低。

其次是应用场景的拓展，钙钛矿薄膜可以制备在柔性基底上，实现轻量化和可弯曲特性，这为建筑立面、车载光伏、可穿戴设备等新兴应用打开了空间。

TÜV莱茵大中华区太阳能服务首席技术专家高祺指出，光伏电池技术发展方向正在发生结构性变化，在以TOPCon和HJT为代表的晶硅钝化技术逐步趋于成熟后，新材料结构成为行业实现效率突破的重要方向。

不过，从实验室突破到大规模商业应用，钙钛矿技术仍面临多重挑战。

如何在大面积制备时保持高效率、进一步验证长期稳定性、解决环境友好性问题，都是需要持续攻关的方向。

结语

钙钛矿技术的创新步伐正在加快。随着更多类似游经碧团队的研究突破不断涌现，加上产业化进程的持续推进，我们有望在不久的将来看到钙钛矿太阳能电池在建筑外墙、汽车车窗、甚至便携设备上广泛应用。

阳光照在每一片钙钛矿电池上，不仅仅是电力的产生，更是人类向可持续能源未来迈进的坚实脚步。