来自工业界和学术界的研究人员齐聚德国斯图加特，讨论基于钙钛矿的光伏技术的前景，以及如何在早期商业化努力基础上继续推进。
钙钛矿可以作为光伏电池的主要材料，也可以与硅结合以提升能源提取。图片来源：Leach/ Science Photo Library/ Getty Images Nature Conferences Advancing Perovskite-Based PhotovoltaicsStuttgart, Germany29 September – 1 October 2025
世界正在经受一场太阳能革命。能源智库Ember称，2025年上半年，太阳能电池板发电量占全球电力的8.8%，自2021年以来贡献翻了一番多。超过95%的这些太阳能板依赖晶体硅来收集光线并将其能量转化为电能。但经过数十年的进步，硅正接近其最大潜力。
下一代光伏材料—钙钛矿，有望推动太阳能热潮达到新高度。钙钛矿太阳能电池板只需非常薄膜的材料，且基于廉价且丰富的元素，可能使其比硅太阳板更节省资源。
目前仅少数公司生产钙钛矿光伏板，有些将钙钛矿与硅结合，产生“叠层”模块，提供额外功率，但钙钛矿的性能仍有提升空间。例如，它们容易受到热和潮气的影响，这引发了人们对其是否能达到硅板通常期望的数十年使用寿命的质疑。
2025年10月，自然会议汇聚了研究人员和行业领袖，讨论如何利用实验室规模的洞察加快工业部署，弥合学术界与工业界在钙钛矿光伏领域的差距。为期两天的会议在德国斯图加特举行，并与斯图加特大学光伏研究所合作举办。
“这是一个非常充满活力的领域，”《Nature Reviews Materials》高级编辑、会议科学组织者之一Charlotte Allard说。“这是一个让学术界和业界人士聚集在一起，讨论想法并规划该领域下一步的好时机。”
钙钛矿太阳能快速崛起
钙钛矿的热度部分源于其效率的显著提升。2009年，钙钛矿太阳能电池仅将3.8%的效率将阳光转化为电力。当时依赖于一种简单的钙钛矿，称为甲基铵铅碘化物（MAPbI3）。
此后，科学家们调整了钙钛矿的成分，以提高器件的效率和耐久性。研究团队还升级了帮助从钙钛矿中提取电力的其它电池层，目前最好的钙钛矿电池效率超过27%。但电池面积几乎不比一粒沙子大，商用电池板的性能远不及实验室小面积器件。但一些全尺寸钙钛矿模块现在的效率约为20%，略低于商业硅电池模块。中国杭州纤纳光电（Microquanta Semiconductor）的联合创始人兼首席技术官颜步一在大会上表示，纤纳光电自2022年以来已部署超过30兆瓦的钙钛矿光伏组件。
有些公司还生产叠层电池，即结合钙钛矿和硅层。每种材料吸收太阳光谱的不同部分，以最大化能量提取，提供比单用硅更高的功率输出。2023年，牛津光伏（Oxford PV）开始在德国工厂生产钙钛矿-硅叠层电池。其电池组装成模块，整体效率约为25%，公司研究主管Frank Schoofs表示，去年已有首个商业订单。理论上，钙钛矿-硅叠层的效率可升高达45%。
“钙钛矿正在成为一个成熟的工业产品，”斯图加特大学光伏研究所所长、会议科学组织者之一Michael Saliba说。
钙钛矿电池达到新高度
但钙钛矿电池性能会随着材料降解而下降。企业可以封装模块以阻挡空气和水，但会议与会者一致认为，他们需要更好地理解降解的根本原因，以延长钙钛矿电池的工作寿命。
为了增强器件的耐久性，许多研究人员使用化学添加剂改善钙钛矿与邻近层之间的界面。但构建器件并测试其性能下降的过程极其耗时。
机器学习（ML）正在帮助克服这一瓶颈。总部位于首尔的韩华Qcells投资了1亿美元，建设了钙钛矿-硅叠层的试验线，并利用机器学习方法根据新制备电池的测量数据预测降解速率，该公司高级科学家Pietro Caprioglio表示。
研究人员还利用涉及极端高温和湿度的加速老化测试，评估模块数十年内的性能。但蓬勃发展的钙钛矿行业仍在等待国际稳定性测试标准的到来，这将让客户对电池板的耐久性充满信心。“我们真的需要在明确的协议上达成一致，”Frank Schoofs说。
最终，会议上的研究人员一致认为，真正的测试将在全尺寸叠层模块在户外安装并进行多年监测之后进行。瑞士洛桑联邦理工学院（Federal Polytechnic School of Lausanne in Switzerland）的Michael Grätzel表示：“这项技术现在必须面对户外测试的现实。”
钙钛矿电池的下一高潮
即使第一波钙钛矿光伏电池已经进入市场，更先进的钙钛矿器件也可能很快跟进。例如，无硅叠层使用两种不同的钙钛矿层，吸收太阳光谱的不同部分。南京大学（Nanjing University）的谭海仁表示，他的团队最近创造了全钙钛矿叠层效率纪录达到31.1%，他的公司仁烁光能（Renshine Solar）旨在实现这些器件的商业化。
在这种叠层电池中，钙钛矿层通常同时含有铅和锡。荷兰格罗宁根大学（University of Groningen）的Maria Antonietta Loi展示了未发表的锡铅钙钛矿电池成果，其效率接近26%，部分得益于层界面的改进。
为了捕捉更多太阳光谱，柏林工业大学（Technical University of Berlin）和亥姆霍兹材料与能源中心（Helmholtz Centre for Materials and Energy）的Steve Albrecht 添加了第三层钙钛矿，形成所谓的三结电池结构，有望带来更高的效率。“它确实是未来的产物，”他说。
其他研究人员则将钙钛矿与有机太阳能电池结合，形成适合室内应用或覆盖车辆的柔性叠层。新加坡国立大学（National University of Singapore）的Yi Hou指出，钙钛矿层过滤了会损害有机器件的紫外线。他的团队制造了一种柔性钙钛矿-有机叠层器件，效率创纪录地达到26.7%，他正通过自己的公司Singfilm Solar将该技术商业化。
尽管效率表现令人鼓舞，会议上普遍共识长期稳定是该领域最紧迫的问题。加州大学戴维斯分校（University of California, Davis）的Marina Leite表示，学术界、工业界和国家实验室研究人员之间的合作对于解决这一问题至关重要：“我们可以携手最终解决钙钛矿的稳定性问题，并在不久的将来真正实现这项技术。”
