在全球能源转型的大背景下，光伏能源作为一种可持续的清洁能源，受到了广泛的关注。传统的晶硅光伏电池虽然在市场上占据主导地位，但随着技术的发展，其转换效率逐渐接近理论极限。而钙钛矿叠层电池作为一种新兴的光伏技术，有望突破传统电池的效率瓶颈，为光伏行业带来新的发展机遇。
钙钛矿叠层电池由两个具有不同带隙吸收体的电池组成，通过差异化吸收更宽范围波长的太阳光，降低光热损失，从而提升电池转换效率。其理论效率可达45%，远超当前晶硅光伏的效率上限。此外，钙钛矿材料带隙根据组分的不同可在较大的范围内连续调节，具有很强的可设计性。因此，研发钙钛矿叠层电池对于提高光伏能源的利用效率、推动能源结构调整具有重要意义。
近日，经第三方权威机构认证，中国华能自主研发的大面积钙钛矿 - 晶硅叠层电池转换效率达26.12%（孔径面积1337.4平方厘米），标志着中国华能在钙钛矿电池技术研发方面取得新突破。该技术由中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司牵头，华清钙钛矿光伏技术（北京）有限公司研发。这一成果不仅是技术上的突破，更是对叠层电池设计理念的有力验证。
天合光能在钙钛矿叠层电池研发领域也取得了显著成就。2025年3月23日，天合光能微信公众号发文称，公司的光伏科学与技术全国重点实验室研发的210大尺寸钙钛矿/晶体硅两端叠层组件（面积3.1平方米），经过TüV南德意志集团测试实验室认证，峰值功率达808W，成为全球首块功率突破800W门槛的工业标准尺寸光伏组件产品，创造了新的世界纪录。2025年4月，天合光能研发团队又成功将钙钛矿晶体硅叠层技术的电池效率推向新的巅峰，据德国夫琅禾费太阳能研究所认证，这种新型210mm大面积钙钛矿/晶体硅双端叠层太阳电池的最高电池效率达到了31.1%，再次打破世界纪录。
经第三方机构权威认证，捷泰科技自主研发的TOPCon/钙钛矿叠层电池转换效率成功突破31.0%，在下一代光伏电池技术的发展进程中具有里程碑意义。这一成果显示了捷泰科技在钙钛矿叠层电池研发方面的实力和潜力。
据美国每日科学网站2月5日报道，德国柏林亥姆霍兹中心和洪堡大学的研究团队携手研制出一种新型钙钛矿叠层电池。他们将CIGS电池做底部与基于钙钛矿的顶部电池相结合，通过优化顶部和底部电池之间的接触层，将新电池的能效提高到24.6%，这一能效数值被德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所认证为新的世界纪录。
叠层电池的设计思想是利用不同禁带宽度的子电池对光谱响应范围的不同，尽可能吸收最多的太阳光，从而改善电池的光电性能。钙钛矿叠层电池一般由两个具有不同带隙的电池堆叠而成，上层电池吸收短波长的太阳光，下层电池吸收长波长的太阳光，这样可以充分利用太阳光的能量，提高电池的转换效率。
高转换效率：如前文所述，钙钛矿叠层电池理论效率可达45%，远超单结太阳电池极限效率（33.7%），在提升光伏转换效率方面具备明显优势。
材料可设计性强：钙钛矿材料带隙根据组分的不同可在较大的范围内连续调节，这使得研究人员可以根据实际需求设计出具有不同性能的电池。
应用范围广泛：钙钛矿及叠层组件可应用于集中式电站、光伏建筑一体化和便携式充电等领域，具有广泛的应用前景。例如，在光伏建筑一体化领域，钙钛矿电池可以与建筑材料相结合，实现建筑的绿色能源供应。
低碳环保：钙钛矿电池在制造和应用上展现出相对低碳和环保的特性，可以大幅降低生产过程中的光电损失，符合可持续发展的要求。
钙钛矿材料对环境因素较为敏感，如水分、氧气、光照和温度等，容易导致电池性能下降和稳定性变差。这限制了钙钛矿叠层电池的长期使用和大规模应用。例如，在潮湿的环境中，钙钛矿材料可能会发生分解，影响电池的性能。
虽然钙钛矿材料本身成本相对较低，但目前钙钛矿叠层电池的制备工艺还不够成熟，需要使用一些昂贵的设备和材料，导致电池的生产成本较高。这在一定程度上阻碍了其市场推广。
要实现钙钛矿叠层电池的大规模商业化应用，需要解决规模化生产的问题。目前，钙钛矿叠层电池的制备大多还停留在实验室阶段，如何将实验室的技术转化为大规模生产的工艺，是研发过程中面临的一大挑战。例如，在规模化生产过程中，如何保证电池的一致性和稳定性是需要解决的关键问题。
随着全球对清洁能源的需求不断增加，光伏市场呈现出快速发展的态势。钙钛矿叠层电池作为一种具有高转换效率和广阔应用前景的新型光伏技术，有望在未来的光伏市场中占据重要地位。尤其是在一些对能源效率要求较高的领域，如太空光伏、高端消费电子等，钙钛矿叠层电池具有很大的应用潜力。
效率持续提升：随着研发的不断深入，钙钛矿叠层电池的转换效率有望进一步提高。预计未来其转换效率可达35%甚至更高，这将远超当前晶硅光伏的效率上限。
成本逐渐降低：随着制备工艺的不断改进和规模化生产的实现，钙钛矿叠层电池的生产成本将逐渐降低，从而提高其市场竞争力。
应用领域拓展：除了现有的集中式电站、光伏建筑一体化等领域，钙钛矿叠层电池还将在更多领域得到应用，如智能穿戴设备、移动电源等。
未来，钙钛矿叠层电池的研发将朝着更高效率、更好稳定性、更低成本和更广泛应用的方向发展。为了实现这些目标，需要科研机构、企业和政府等各方共同努力。
科研机构应加强基础研究，深入探索钙钛矿材料的物理化学性质和电池的工作机制，为技术创新提供理论支持。企业应加大研发投入，加快技术成果的转化和产业化进程，推动钙钛矿叠层电池的大规模生产和应用。政府应出台相关政策，鼓励和支持钙钛矿叠层电池的研发和产业发展，为其创造良好的政策环境。例如，政府可以给予研发补贴、税收优惠等政策支持，促进钙钛矿叠层电池产业的发展。
总之，钙钛矿叠层电池作为一种具有巨大潜力的新型光伏技术，将为全球能源转型和可持续发展做出重要贡献。我们有理由相信，在各方的共同努力下，钙钛矿叠层电池的研发和应用将取得更加辉煌的成就。