4月30日，国际顶刊《Nature》在线发表我国科研团队重磅成果——

南开大学与北京理工大学联合攻关，成功将正式结构钙钛矿太阳能电池效率推至27.17%，创下该结构全球最高纪录，直接逼近硅电池极限。

这是中国光伏领域的又一里程碑，也意味着下一代低成本、高效率的光伏技术，离商业化落地又近了一大步。

此次登上《Nature》的成果，由南开大学袁明鉴、姜源植团队与北京理工大学徐健团队联合完成，核心成员还包括王迪、李赛赛、丁紫津等青年科研人员，是我国自主研发、协同创新的又一典范。

经国际权威机构认证，这款钙钛矿太阳能电池的稳态效率达到27.17%，反向扫描效率更是高达27.50%，一举打破正式结构（n-i-p）钙钛矿电池的效率天花板，成为全球同结构中效率最高的器件。

可能有朋友会问，27.17%的效率，到底有多牛？

要知道，目前商用单晶硅电池的效率普遍在26%-27%之间，其理论效率极限也仅为29.4%。也就是说，我国这款钙钛矿电池的效率，已经追上甚至超越了主流商用硅电池，堪称光伏领域的“后起之秀”。

钙钛矿作为第三代太阳能电池的核心技术，自2009年被日本科学家首次应用以来，发展速度堪称“神速”——用不到20年时间，走完了硅电池大半个世纪的发展之路，被业内称为光伏领域的“未来之星”。

但长期以来，钙钛矿电池的发展面临一个关键瓶颈：最适合工业化生产的正式结构（n-i-p），效率始终卡在26%左右，难以突破，就像一个被锁住的“黑箱”，没人能说清问题到底出在哪。

南开与北理工团队经过反复攻关，终于揭开了这个“黑箱”的秘密：

为了提升光吸收能力，行业内普遍采用带绒面或纹理的基底，但这会导致电池内部的电子传输层与钙钛矿吸光层界面出现严重的“能带失配”，电子无法顺利传输，只能在界面堆积、复合，最终转化为热量流失，直接限制了效率提升。

针对这一痛点，团队创新设计了梯度掺杂电子传输层，简单来说，就是将电子传输层做成“渐变结构”：靠近钙钛矿吸光层的一侧采用轻掺杂，靠近电极的一侧采用重掺杂，形成平滑的梯度过渡。

这种设计就像为电子搭建了一条“高速公路”，完美解决了能带失配的问题，让电子能够快速、顺畅地传输，大幅减少能量损耗，最终实现了效率的跨越式提升。

更值得一提的是，团队采用简单易操作的化学浴沉积方法，结合自主发明的配体竞争结合策略，成功实现了这种梯度掺杂结构的稳定制备，为后续工业化量产奠定了基础。

很多科研成果停留在实验室阶段，但这款钙钛矿电池兼顾了高效率与产业化可行性。

除了小面积器件创下27.17%的世界纪录，团队制备的1平方厘米大面积器件，效率也达到了25.79%；16.02平方厘米的模组效率更是高达23.33%，远超行业平均水平，意味着它能够快速对接工业化生产。

与传统硅电池相比，钙钛矿电池还有三大颠覆性优势：

- 成本更低：原料来源广泛，制备工艺简单，成本仅为硅电池的1/5-1/10，生产温度也只需100-150℃，远低于硅电池的1000℃以上高温需求；

- 应用更广：可制成柔性、半透明、彩色组件，适配光伏建筑一体化（BIPV）、车顶、可穿戴设备等硅电池无法覆盖的场景；

- 潜力更大：未来与硅电池结合形成叠层电池，理论效率可突破40%，有望彻底改写光伏行业格局。

近年来，我国在钙钛矿领域的突破不断，从华东理工大学攻克稳定性难题，到南京大学刷新叠层电池效率，再到此次南开与北理工打破正式结构世界纪录，中国已经成为全球钙钛矿技术研发与产业化的核心阵地。

此次27.17%的效率突破，不仅填补了正式结构钙钛矿电池效率的技术空白，更向世界证明了我国在光伏前沿领域的自主创新能力，它意味着未来我们或许能用上更便宜、更高效、更灵活的太阳能电力，无论是家庭屋顶、商业建筑，还是新能源汽车，都能实现“自发自用、绿色发电”。

从实验室到千家万户，从技术突破到产业落地，中国科研人正在用创新力量，推动全球能源转型的步伐。