效率性能达26.7！中国科大钙钛矿太阳电池研究破世界纪录，徐集贤 正逐渐逼近理论极限

瞻观前沿

中国科学技术大学再次传来了好消息。该校徐集贤教授团队在钙钛矿太阳电池的研究上取得了重大突破，成功将钙钛矿电池的稳态效率提升至26.7%，刷新了世界纪录，目前该成果已被国际权威的世界纪录榜《Solar cell efficiency tables》(Version 64)正式收录，并于7月3日对外发布。

我们新的世界纪录26.7%，正逐渐逼近理论极限，单从效率来看已与和四年前的晶硅效率已经持平了，是我们对反式结构继续深入研究突破的结果。徐集贤如是说。

据了解，自2022年以来，该团队已三次代表中国科学技术大学在钙钛矿太阳电池领域刷新世界纪录。

钙钛矿太阳能电池是一种新型的太阳能电池，其独特的三明治结构和基于光伏效应的工作原理，使得它在能量转换效率上展现出惊人的潜力。当太阳光照射到钙钛矿半导体材料上时，光子被吸收并激发出电子，这些电子与空穴之间形成的电势差，通过电荷传输层的提取，最终实现了对外的电能输出。这一过程不仅高效，而且环保，是未来清洁能源领域的重要发展方向。

钙钛矿太阳能电池是目前最具前景的新型太阳能电池之一。钙钛矿材料所需的关键元素在地壳中储量丰富，该特点为其大规模商业化生产提供了坚实的基础。相比传统太阳能电池材料，钙钛矿电池不仅成本更低廉，而且转换效率更高，应用前景极为广阔。

(图片来源：摄图网)

技术价值观察

钙钛矿电池产业链上游包括TCO玻璃、靶材、POE胶膜、丁基胶等辅材以及镀膜设备、涂布设备、激光设备、封装设备等设备，其中以镀膜设备(PVD、RPD)、涂布机、激光设备为核心;中游为钙钛矿电池及组件制造;下游为钙钛矿电池应用，包括BIPV(光伏建筑一体化)、车载光伏、室内光伏等。

中国科学技术大学徐集贤教授团队创造了钙钛矿电池稳态效率的认证世界纪录26.7%，该技术处于钙钛矿电池产业链中游环节。

宏观市场观察

钙钛矿电池稳定性与效率双提升

近几年来，学术与工业界的研究人员通过不断优化钙钛矿太阳能电池的配方和工艺，一定程度上提升了钙钛矿电池的稳定性。根据《2023-2024CPIA光伏技术路线图》，目前，小电池片实验室最高转换效率为26.1%，玻璃基小组件最高转换效率为22.7%。处于小规模试验线量产阶段的玻璃基组件中试最高转换效率达到20.6%(1200cm2)，玻璃基量产组件最高转换效率为18.2%。

镀膜、涂布、激光刻蚀为制备过程核心环节

钙钛矿电池在结构上由多个功能薄膜叠加而成，其制备在方法上也是在基底上一层层累置薄膜而成。整个过程中三层薄膜(空穴传输层HTL、钙钛矿层、电子传输层ETL)制备最为关键，镀膜、涂布、激光刻蚀为核心环节，镀膜设备(PVD、RPD)、激光设备和涂布机为核心设备。

以反式平面结构为例，其工艺流程为：导电透明玻璃制备-激光P1刻蚀-制备第一传输层薄膜-退火/干燥-制备钙钛矿层薄膜-退火烘干-制备第二传输层薄膜-退火/干燥-激光P2刻蚀-底电极(背电极)制备-激光P3刻蚀-激光清边-测试分拣和封装。钙钛矿电池组件生产共需要镀膜设备、激光设备、涂布设备和封装设备4种设备，需进行3次镀膜、3次激光刻蚀+1次激光清边。制备过程中，材料、工艺、设备共同铸就钙钛矿电池企业的核心竞争力，钙钛矿电池产业化发展带来关键设备的投资机会。

中国钙钛矿电池行业竞争者入场进程

从企业入场进程来看，天合光能、隆基绿能、晶澳科技等上市企业均较早入局电池行业;纤纳光电、万度光能、曜能科技、大正微纳、协鑫光电等非上市企业集中于2015年之后入场，专注钙钛矿电池研发;仁烁光能最晚入场，于2021年成立，为行业内唯一一家全钙钛矿叠层电池企业。

中国钙钛矿电池技术赛道热力图

根据产业热力图显示，目前钙钛矿电池关键技术强相关的城市集群主要集中在华东地区，尤其是扬州市成为重点发展区域。这些城市群已投入大量政策、资金、环境和人才资源用于钙钛矿电池研发，成为潜在的钙钛矿电池技术发展中心。根据热力图的分布华东地区有极大的可能性成为钙钛矿电池技术的先导区域。重点关注江苏省扬州市高邮市、江苏省常州市天宁区、江苏省常州市钟楼区等地的相关企业，以及这些地方对钙钛矿电池产业发展的投资环境和潜力市场。

经济学人APP资讯组

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标签： 钛矿 电池 制备 随笔