钙钛矿光伏到底有何独特，让欧美国如此看重？在我国发展又如何

美国、日本、德国、法国、英国、意大利和加拿大等七个国家的能源部长近日联合发表了一份重量级声明。这份声明首次将钙钛矿型光伏电池作为一种具有革命性潜力的技术，认为它将对全球能源转型和气候变化应对起到关键作用。这一声明引起了外界的高度关注，钙钛矿光伏电池到底有何独特优势，能够让七国集团如此看重？

钙钛矿光伏电池是什么

钙钛矿光伏电池是一种利用钙钛矿材料作为吸收层的薄膜太阳能电池。钙钛矿光伏电池最大的特点就是其高效率和低成本。根据科学家的计算，单层钙态光光伏电池的理论光电转换效率可以达到33%。如果是叠层状态，极限数值可以高达45%。

而目前市场上主流的晶硅电池，其转换效率最高也只有26.81%。而且，由于钙钛矿材料对于浓度的要求非常低，只要95%纯度的钙钛矿就能生产出光电转换效率在20%以上的光伏电池。

而晶硅材料则需要99.9999%以上的高纯度。因此，钙钛矿电池的生产成本只有晶硅电池的一半左右。

钙钛矿光伏电池：从意外发现到全球竞赛

钙钛矿光伏电池虽然具有巨大的潜力，但其发展历程并不平坦。它是由日本东京理科大学的宫坂栗太郎教授和他的学生在2009年意外地发现了。

他们在研究一种新的太阳能电池芯材料时，发现往材料中掺入少量的钙钛矿，就能让材料产生很强的光反应性，也就是能够把太阳光转化成电流。他们用这种材料制作了世界上第一块钙钛矿电池，虽然效率只有3.8%，但是已经引起了科学界的注意。

宫坂教授的发现像一颗火星，点燃了全世界对钙钛矿光伏电池的研究热情。从日本到韩国，从欧洲到美国，各国的顶级实验室和科学家都加入到这场对钙钛矿电池的竞赛之中。

他们不断改进和优化钙钛矿电池的结构、材料和工艺，使得光电转换效率不断提高。2013年，《科学》杂志将钙钛矿评为年度十大科学突破之一，并将它称为新一代太阳能电池材料，认为它将改变世界光伏产业的格局。

三位来自英国、韩国和瑞士的科学家在同一年发表了一篇划时代的论文，他们介绍了他们的创新方法，用固态电解质取代液态电解质，克服了钙钛矿电池的稳定性和封装性的问题，并将转换效率提升到了9.7%。这篇论文被视为钙钛矿光伏电池领域的一个重要里程碑。

从此以后，各国科学家在钙钛矿光伏电池上你追我赶，屡次打破世界纪录。2016年，瑞士洛桑联邦理工学院用蒸镀工艺和雾化真空工艺结合，制备出了SD卡大小的钙钛矿太阳能电池单元，转换效率一下子超过了20%。

2017年，韩国科学家继续改进钙钛矿电池中的吸光材料，将光电转换效率提升至22.1%。2019年，美国加州大学洛杉矶分校用双层结构提高了钙钛矿电池的稳定性和效率，达到了25.2%。2020年，澳大利亚昆士兰大学用双结叠层技术刷新了记录，达到了28.8%。

在这场全球范围内的技术竞赛中，中国实现了落后到反超的突破。中国科学家在多个方面都取得了重要突破和创新。

南京大学谭海仁教授领导的研究团队在2022年1月份开发出了一种全钙钛矿叠层电池，经过国际权威机构的验证，其转换效率达到了26.4%，这是首次超过了单结钙钛矿电池和晶硅电池的最高效率水平。

2023年6月份，隆基率能向外界宣布了一个重大突破，他们的晶硅-钙钛矿叠层电池经过欧洲太阳能测试机构ESTI的权威测试，转换效率高达33.5%，刷新了世界纪录。这一成就展示了中国在钙钛矿光伏电池领域的领先优势，赢得了国际社会的认可和赞美。

中国光伏产业：从追赶到领先的奋斗史

中国在钙钛矿光伏电池领域的领先成果，是建立在中国在光伏产业上的强大实力和优势的基础上的。在过去的几十年里，中国在多晶硅和单晶硅领域都实现了对西方国家的反超和绝杀，让光伏产业彻底成为中国垄断的优势产业。

多晶硅是最早也是最便宜的光伏电池材料。但是多晶硅电池的光电转换效率只有大约15%，而且多晶硅的制造过程需要高温高压的化学反应，非常耗能。

所以，多晶硅电池虽然价格低，但是并不环保。以前的多晶硅产业主要被欧美日等国家垄断，中国只能从他们那里进口昂贵的多晶硅原料。

直到2007年，中国保利协鑫集团建成了第一条多晶硅生产线，并且在生产线上进行了大胆的技术创新。

他们将传统的热还原化工艺改进成冷还原化工艺，将反应物所需的温度从1250度降低到500-600度，从而节省了大量的能源。这一技术革新让中国多晶硅生产成本直接降低了70%，并且提高了产品质量。

借助这一技术优势，中国多晶硅产量迅速增长，2011年就达到了8.3万吨，成为世界第一。在中国低价高质的多晶硅产品冲击下，欧美日等国家的多晶硅企业纷纷倒闭破产。

单晶硅是一种比多晶硅更高级的光伏电池材料，它的光电转换效率可以达到26%以上。但是单晶硅电池的制造成本也很高，因为它需要用提拉法一根一根地生产硅棒，然后用金属线和金刚石砂浆来切割成片。

这种工艺非常耗时耗料耗能。因此，单晶硅电池虽然效率高，但是价格也高。早期的单晶硅产业主要被欧美日等国家控制，中国只能从他们那里进口昂贵的单晶硅原料和设备。

直到2013年，中国隆基率能集团带来了两项革命性的技术创新，彻底改变了单晶硅产业的格局。他们研制出了一种可以直接切割硅棒的国产金刚石切割线，将切割损失的硅料降低了一半还多。他们还优化了直拉单晶技术，提高了单晶硅生产效率和降低了生产能耗。

这两项技术创新让中国单晶硅生产成本大幅降低，并且提高了产品质量。凭借这两项技术优势，中国单晶硅产量迅速扩大，2018年就超过了90%的市场份额，而且这些市场份额基本上都是被中国企业占据的。

在多晶硅和单晶硅领域都取得了压倒性的优势之后，中国并没有停止对光伏产业的研发和创新。钙钛矿光伏电池作为一种新型的太阳能电池材料，中国也非常重视。

中国在钙钛矿领域的研发投入和产业布局都非常积极。中国不仅有多个国家级的钙钛矿光伏电池研究中心和实验室，还有多个省市建立了钙钛矿光伏电池产业园区和示范项目。

中国的钙钛矿光伏电池企业也非常活跃，不断推出新的产品和技术。比如隆基率能就是一家在钙钛矿光伏电池领域颇有建树的企业，他们不仅在晶硅-钙钛矿叠层电池上创造了世界纪录，还在钙钛矿透明电池、柔性电池等方面都有突出的表现。

中国在光伏产业和钙钛矿领域的优势和成果，让世界各国都不得不承认和尊重。但是中国也不能掉以轻心，还需要继续加强研发和创新，解决钙钛矿光伏电池存在的问题和挑战，为人类提供更多更好的清洁能源。

钙钛矿光伏电池：未来应用和挑战

钙钛矿光伏电池的优点和潜力，让人们对它的未来应用和挑战充满了期待。由于钙钛矿光伏电池具有柔韧性和透明性，它可以为各种物体提供太阳能供电，如窗户、汽车、手机等。这些物体就可以变成自给自足的微型发电站，不需要依赖外部的电网和电源。

这样一来，不仅可以节省能源，还可以减少碳排放，保护环境。想象一下，如果你的窗户就是一个太阳能电池板，你的汽车就是一个移动的发电机，你的手机就是一个随时满电的设备，那么生活会变得多么方便。

但是钙钛矿光伏电池也不是完美无缺的。它还存在着一些问题，需要进一步改进和完善。

比如，钙钛矿光伏电池容易受到温度、湿度、氧气等因素的影响，钙钛矿光伏到底有何独特，让欧美国如此看重？在我国发展又如何导致性能下降或失效。另外，钙钛矿光伏电池的环境友好性也有待提高，它目前使用的一些材料可能对人体或生态系统有害，比如铅、碘等。

结语

钙钛矿光伏电池已经引起了世界各国的高度关注和竞争，中国在这方面也取得了显著的成果和优势，但也不能掉以轻心，还需要继续加强研发和创新，解决钙钛矿光伏电池存在的问题，为人类提供更多更好的清洁能源。