工程师瞄准下一代清洁能源太阳能电池实现40%转换效率

香港理工大学团队提出提升太阳能效能策略，助力中国碳中和目标。

随着全球对更清洁、高效能源的需求日益迫切，太阳能发电始终是最具前景的解决方案之一。尽管光伏技术不断进步，工程师仍在效率、稳定性和成本之间寻求平衡。在众多新兴技术中，钙钛矿/硅叠层太阳能电池因其潜力超越传统硅电池而备受关注，但其商业化应用仍面临挑战。

近日，香港理工大学工程团队宣布在突破这些瓶颈方面取得重要进展。在电子及电气工程学系李刚教授与杨光教授的带领下，研究人员正致力于将钙钛矿/硅叠层太阳能电池的能量转换效率从约34%提升至近40%。他们的研究为提升效率、稳定性和可扩展性提供了技术蓝图，是实现大规模部署及对接中国碳中和目标的关键一步。

理大团队对叠层电池性能进行了系统性评估，重点分析了如何将实验室成果转化为实际应用中的耐久性。李刚教授指出：“虽然实验室级器件已实现显著的效率突破，但仍需进一步优化其可靠性，包括减少从小面积器件到大面积组件的效率损耗。”

研究团队强调，钙钛矿材料仍易受湿度、氧气、紫外线及温度波动的影响，导致性能随时间衰减。将器件扩大为完整组件还需攻克制造工艺难题，例如确保材料均匀性与控制缺陷。尽管已启动户外测试，长期可靠性数据仍显不足。为解决这些问题，研究人员建议依据国际电工委员会标准开展加速稳定性测试。李教授补充道：“需特别关注材料与工艺的产业化可行性，确保其符合工业标准。”

应对环境与材料挑战

钙钛矿材料虽成本较低，但其含有的稀有元素和铅引发了环境担忧。理大团队呼吁开发可持续替代材料，并建立有效的铅管理或回收体系，以保障该技术的长期可持续性。通过科技创新与环保责任相结合，研究将钙钛矿/硅叠层电池定位为未来清洁能源系统的基石 —— 前提是产业界能同时满足性能与可持续性标准。

推动产学研协同商业化

研究人员还强调需加强学术界、产业界及科研机构的协作。杨光教授表示：“开发高效可靠的钙钛矿/硅叠层电池必须攻克剩余科学难题，以降低平准化度电成本。”他指出，融合材料科学、器件工程与经济模型对实现商业化至关重要。

团队期望此项工作能加速技术从实验室走向规模化生产，与国家碳达峰、碳中和目标同频共振。杨教授表示：“通过提供稳定的高效可再生能源，我们旨在为人工智能等高耗能产业提供绿色可靠的电力支撑，助力能源结构低碳转型。”若成功实现，理大提出的40%效率目标将推动钙钛矿/硅叠层太阳能电池从实验室迈向屋顶与工业电网，成为迈向清洁能源未来的关键里程碑。

该项研究成果已发表于《自然-光子学》期刊。

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