钙钛矿晶硅叠层技术凭借颠覆性的效率上限，成为突破晶硅技术瓶颈的必然选择。但从实验室走向商业化，仍要跨越材料、工艺、成本、产业链、长效稳定性等一系列产业化难关。

文 | 刘若曦

作者供职于中国三峡新能源（集团）股份有限公司

在全球气候危机加剧与能源需求增长下，能源低碳转型已成为国际共识。光伏产业作为新能源赛道的核心支柱，数十年发展始终围绕“增效降本”两大核心目标持续迭代。

从1954年贝尔实验室首款效率6%的实用太阳能电池诞生，到当前国内光伏量产电池平均光电转换效率突破22%，七十多年间晶硅光伏技术完成了从实验室探索到规模化、商业化的跨越式发展。

受制于物理定律和材料限制，晶硅光伏电池理论转化极值为29.43%。这个看似普通的数字，在光伏业界却如同“圣杯”一般，吸引着无数企业深耕细作，通过技术迭代与工艺升级，不断向这一极限逼近。

在接近理论极值的赛程中，多种晶硅技术路线竞相追赶，地面光伏由P型向N型电池迭代，TOPCon技术、BC背接触电池、HJT异质结电池等技术路线凭借各自工艺技术优势，在发电性能方面不断提升。即便各类晶硅技术不断突破，业界普遍认为，主流晶硅太阳能电池的光电转化效率已接近理论极值，技术迭代边际效益逐渐降低，进一步降本增效必须依靠新材料的突破。

钙钛矿作为第三代光伏核心材料，具备带隙可调、光吸收系数高、电荷传输性能优异、制备工艺简单、低成本、量产潜力大等核心优势，被《科学》杂志列为全球十大科技突破之一。单结钙钛矿电池是所有钙钛矿电池产品形态的基础，理论效率可达33%以上，远超晶硅电池极限。

为进一步提升转化效率，研究人员将多个单结太阳能电池按不同带隙的吸光材料叠合，其中钙钛矿与晶硅结合的叠层电池可通过光谱分波段吸收的原理，实现太阳光能量的最大化利用，宽带隙钙钛矿电池作为“高能捕手”，专门吸收可见光中能量较高的光子，比如蓝光、绿光、红光。

下方的窄带隙晶硅底电池则作为“全能补手”，吸收穿过顶层电池的近红外光，把剩余能量充分捕获，实现了太阳光光谱的分层利用。其理论转换效率突破43%，远超单一晶硅电池的上限，为光伏效率提升打开了全新空间。

但实验室的成功，不代表商业化可行，中间还隔着技术、工艺、可靠性等重重关卡。想要让钙钛矿技术真正走向市场，也需要像晶硅电池一样，走出一条基础研究、工艺开发、装备研制、示范验证的产业化之路，通过系统化的技术攻关实现突破，为规模化商业应用奠定基础。

近年来，国内新能源央国企、头部光伏民企加速布局钙钛矿晶硅叠层技术，从实验室效率认证、中试线量产到实景电站示范，多场景、多气候、多工况的实证数据持续落地。

作为国内最早布局钙钛矿实景应用的央企，三峡能源主动布局、前瞻发力，通过产业基金投资国内钙钛矿电池技术领域领先企业，部署钙钛矿技术研发应用。

三峡能源已经联合三峡科研院和国内高校、厂家，依托自身在全国布局的新能源项目。其在山东、海南、青海、内蒙古东西南北四地，覆盖沙漠、高原、湿热等多场景与气候，建设钙钛矿光伏电站，推动钙钛矿电池技术走出实验室，接受自然环境的真实考验。

2023年11月，三峡能源在内蒙古库布其沙漠腹地，迈出创新示范应用的第一步，在内蒙古库布其沙漠建成全球首个兆瓦级商用单结钙钛矿光伏项目。该项目装机1兆瓦，布设11200块钙钛矿组件，率先实现钙钛矿技术的沙漠实景规模化应用，验证了干旱、强风沙、强紫外环境下的组件运行能力，成为全球首个商用兆瓦级钙钛矿光伏项目。

2025年11月，三峡能源青海海西5兆瓦钙钛矿示范项目落地，进一步扩大高原高海拔场景的应用规模，积累极端环境运行数据。

在叠层技术实证层面，三峡能源将钙钛矿组件应用更向前推进一步。

2025年4月，山东峄城建成国内外首个500千瓦级平方米级四端钙钛矿/TOPCon叠层组件示范电站。示范电站主体采用钙钛矿晶硅叠层组件，项目创新性设置对比方阵。28个方阵中专门设置了2个方阵，布设单结钙钛矿组件和TOPCon晶硅组件，实现叠层组件、单结钙钛矿组件、纯TOPCon 晶硅组件“同台竞技”。

在相同光照、温度、风雨工况下完成全方位性能对比监测，在同样的光照条件下产生电流，在同样的风雨环境中接受衰减考验，让科研人员能够更加全面综合地评估三类电池的发电特性。

“根据山东峄城项目的发电数据，钙钛矿晶硅叠层组件与单结晶硅相比，发电增益达到10%。同时，量产最新数据显示，四端钙钛矿/BC晶硅叠层组件量产最高效率达到26.49%，通过IEC 61730 & IEC 61215全序列稳定性认证，相当于通过了光伏组件领域的两大核心国际标准，前者主攻安全性测试，后者专注性能验证。”三峡科研院董一昕博士表示。

三峡集团平方米级钙钛矿/TOPCon晶硅四端叠层组件及其百兆瓦级生产工艺入列国家能源局第五批能源领域首台（套）重大技术装备名单，体现了国家层面对钙钛矿光伏技术自主创新成果的认可，也是对整个产业链携手攻克技术难关、推动实景应用的肯定。

尽管钙钛矿晶硅叠层技术已实现示范应用与小批量量产，但距离大规模商业化普及仍面临材料、工艺、成本、产业链、长效稳定性等核心门槛。这些门槛是当前制约产业规模化发展的关键瓶颈，也是行业未来需要集中攻关的核心方向。

稳定性是叠层技术商业化的最大痛点。钙钛矿材料本征环境敏感性极强，对水、氧、光照、温度高度敏感，早期实验室钙钛矿电池在自然环境下极易出现变色、衰减现象。当前通过封装工艺优化、材料改性等手段，组件短期稳定性已达标，但长效运行稳定性仍不足。

相较于晶硅组件25～30年的使用寿命，叠层组件长期户外衰减规律尚不明确，极端高低温、强紫外线、高湿盐雾等复杂工况下的长期可靠性仍需要更长周期的实景验证，成为制约电站大规模投资落地的核心顾虑。

当前，叠层技术存在显著的“实验室与量产脱节”问题。高校、科研院所的平方厘米级小样叠层效率屡创新高，但大面积量产组件效率大幅缩水。

同时，叠层电池制备涉及薄膜沉积、涂层封装、电路集成等多道精密工序，工艺复杂度远高于单一晶硅电池，行业整体量产良率仍处于中低水平，规模化量产的一致性、稳定性难以保障。

成本是叠层技术替代传统晶硅的核心阻碍。四端叠层结构需要增设透明电极、独立电路等结构，物料成本与制备成本显著高于单一晶硅组件。两端叠层虽结构简化，但对材料工艺、生产设备精度要求较高，设备改造成本与研发投入巨大。

目前，叠层组件单瓦成本远高于主流N型晶硅组件，尽管发电效率更高，但综合度电成本优势尚未完全凸显，短期内难以实现市场化平价替代。

作为新兴技术赛道，钙钛矿晶硅叠层目前尚未形成完整成熟的产业链体系。核心钙钛矿前驱体材料、高端透明导电薄膜、精密制备设备等关键环节仍存在供给短板，产业链配套企业数量少、产能规模小，供应链稳定性不足。

同时，行业技术路线尚未统一，四端、两端、不同晶硅基底的叠层产品参数差异较大，缺乏统一的产品标准、测试标准、质保标准，不利于规模化产业化推广。

相较于晶硅电池数十年的户外运行数据积累，钙钛矿叠层技术的实景应用时间较短，全生命周期的发电性能、衰减规律、故障特性数据储备不足。

不同气候、不同应用场景下的长期运行数据缺失，导致电站投资、运维、收益测算缺乏完善的数据支撑，电站业主的投资意愿相对保守，进一步制约了技术的商业化落地速度。

在光伏产业极致提效降本的发展浪潮中，钙钛矿晶硅叠层技术凭借颠覆性的效率上限，成为突破晶硅技术瓶颈的必然选择。当前，行业正处于实证落地加速、产业化瓶颈攻坚的关键阶段，实景示范与量产迭代形成了有效合力，推动叠层技术从实验室创新走向产业级应用。