钙钛矿电池效率为27.32%,最终实现了这一目标

研发家 | 2025-06-27 33

“27.32%!我们终于实现了这个目标!”日前,海南大学物理光电工程学校实验室响起欢呼声。学校新能源光电材料设备团队自主研发钙钛矿太阳能电池。经中国国家光伏产业计量测试中心认证,稳态光电转换效率达到27.32%,超过今年2月美国国家可再生能源实验室公布的26.95%效率纪录和马丁•5月份格林太阳能电池效率统计表中包含的27.3%的行业基准值,意味着海南大学在第三代光伏技术领域处于世界领先地位。

“点亮科技树”

虽然海南大学新能源光电材料和设备团队成立才一年,但团队成员的科研基因可以追溯到2009年,钙钛矿材料首次应用于第三代新光伏领域。

海南大学灵活引进国家人才和研究员荣耀光回忆说:“当时钙钛矿电池的效率只有3.9%,大部分团队成员仍在攻读研究生学位或从事博士后研究。然而,我们已经洞察到了这项技术的巨大潜力。”这一判断源于团队成员对技术发展规律的深刻洞察——钙钛矿技术完美继承了上一代染料敏化和有机光伏技术积累的技术和器件设计经验。海南大学团队成员、青年科研人员郭锐、郑子伟用“点亮科技树”来形容:“就像游戏中解锁支持技能一样,我们正好站在前人搭建的平台上。”

自2024年以来,该团队一直致力于研究材料设计、生成、界面工程和设备结构调整等关键问题,并继续探索材料晶体结构的调节、界面缺陷的修复和设备结构的创新。他们知道科学研究的道路上没有捷径。只有坚定不懈,才能在钙钛矿太阳能电池研究的道路上取得突破。

就像手持不同拼图的工匠一样

钙钛矿太阳能电池效率突破,汇聚了物理、化学、材料、光电、信息等多学科人才。不同学科背景的成员,就像手持不同拼图的工匠一样,围绕钙钛矿太阳能电池的核心目标,展示自己的优势,共同拼接出提高效率的完整画轴。

交叉合作的前提是差异互补。在团队成立之初,他们就根据科学问题合理配置多学科人才。在解决效率问题的过程中,物理成员从理论上分析光与物质的相互作用,为材料设计提供基本支持;化学人才致力于生成性能优异的钙钛矿材料,调节其晶体结构和缺陷特性;材料专家致力于材料加工成型和性能优化,确保其在设备中的适用性;光电学科成员负责构建高效的太阳能电池设备结构,提高光电转换效率;信息学科人才引进大数据和人工智能技术,帮助材料选择和工艺优化。

团队创新地选择了“平台标准化、工艺流程与原始技术策略的双螺旋协同创新”的方式。一方面,建立标准化的制备平台,利用工业机械手等自动化机械,减少人为因素的影响,确保测试数据的稳定性和可复制性;另一方面,继续注入原始技术方案,如在稳定的基础上逐步建设高层建筑,以新的分子设计、技术改进等创新点,促进效率的稳步提高。从2024年9月的26.54%到2025年初的26.92%,到现在的27.32%,每一次效率的提高都是团队成员日夜坚持和智慧碰撞的结晶。

建筑贴上“光伏面膜”

想象一下,海南大学校园立面配备了钙钛矿“光伏面膜”,可以自发电,调节室内温度,不损害建筑美感;防晒带嵌入软钙钛矿太阳能电池,随时为游客手机补充电能,这些不再只是愿景。

荣耀光表示,在科研领域,海南大学为钙钛矿光伏研究提供了一种新的理论和技术范式。团队发现,环境湿度只有5%的差异,这将显著影响电池的性能,为行业标准的制定奠定坚实的基础。目前,他们正在与国家光伏产业计量测试中心等权威部门进行深入沟通,希望将这些结果转化为更详细的测试标准,提高钙钛矿电池的稳定性和环境适应性。

在产业维度上,这一成果有望撬动光伏产业的升级变革。据测算,如果全国光伏均值效率提高1%,用电成本可降低5%至7%,一年多发电量相当于2024年海南省全年用电总量。在海南在建的1吉瓦渔光互补项目中,与行业主流效率25%的商品相比,如果应用该技术,每年可以多发20240万度电,可以满足8万户的年用电需求。同时,钙钛矿电池的柔软轻特性解锁了建筑光伏一体化、可穿戴设备等多种应用领域。在生活方面,团队正在加快钙钛矿太阳能电池与医疗、农业等领域的深度融合。他们与真空玻璃技术专家合作,开发指甲盖大小的钙钛矿纽扣电池集成设备,有望为心脏起搏器等医疗器械提供“免费充电”解决方案;水果温室定制透红光谱软半透明钙钛矿太阳能电池,不仅能智能控制温室温度和光源,还能提高水果甜度,真正让绿色能源进入日常生活,提高人们的生活质量。

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