在光伏行业迈入“平价上网”新阶段之后，技术创新成为企业竞争的关键分水岭。尤其是在电池效率提升日益趋缓的背景下，谁能率先突破理论极限、实现商业可行的高效率路线，便有望主导未来市场格局。天合光能近期以31.1%的钙钛矿/晶硅叠层电池效率刷新全球纪录，标志着中国企业正在加速登顶光伏技术金字塔的最顶端。这一成果不仅展示出天合光能在下一代光伏路线上的技术积淀与产业化视野，更对全球光伏产业格局重塑释放出明确信号：叠层时代已至。
一、技术里程碑：刷新世界纪录的“31.1%效率”背后
2024年3月，天合光能光伏科学与技术国家重点实验室宣布，其自主研发的210mm大面积钙钛矿/晶体硅两端叠层太阳电池，经德国Fraunhofer ISE CalLab权威认证，最高光电转换效率达到31.1%，再次刷新全球钙钛矿/晶硅叠层电池效率纪录。这一结果是该实验室第32次打破电池效率世界纪录，成为其技术路线图上的又一重要坐标。
更具意义的是，本次效率记录基于210×105 mm²规格的大面积晶体硅底电池实现，完全对接主流工业生产线。这意味着高效率不仅停留在实验室阶段，更迈入了量产规模路径验证阶段。研发团队成功解决了以下三大关键难题：
- 大面积钙钛矿膜均匀沉积：在绒面硅基底上实现高致密度无缺陷涂层，提升了器件一致性。
- 顶部与底部电池的电学光学匹配优化：解决叠层结构内部的串联效率瓶颈。
- 界面钝化与载流子复合抑制：通过新型界面层材料提高了整体开路电压和填充因子。
这些创新确保了整套叠层结构不仅具备优异性能，同时兼容现有210大尺寸组件标准，为规模化量产打下基础。
图：天合光能以31.1%的钙钛矿-晶硅叠层电池效率刷新全球纪录
二、理论与现实：钙钛矿叠层为何成为“下一个方向”？
钙钛矿是一种兼具高吸收系数、长载流子扩散距离和低成本制备优势的新型光伏材料。作为叠层电池的上层吸收体，它能够有效利用可见光高能段，而下层晶硅则补足红外部分，两者互补极大提高了光谱利用率。
图：单结晶硅电池与钙钛矿/晶硅叠层电池的多维度对比
单结太阳电池受Shockley-Queisser极限约束，理论效率天花板已近触顶，而钙钛矿叠层则以其“双结协同”机制，具备进一步提升空间。在效率与成本双重驱动下，钙钛矿叠层正成为全球主流企业竞逐的新战场。
三、产业化前沿：从技术突破到产品落地
相较于尚处早期阶段的全钙钛矿叠层电池，钙钛矿/晶硅异质叠层路径因其底层结构与现有晶硅产线高度兼容，具备明显的产业化先发优势。此次天合光能以210mm标准尺寸打通高效叠层电池的工艺路径，验证其全流程可量产工艺，表明该路线已从“概念验证”步入“工程验证”阶段。
此外，钙钛矿叠层结构还具备较高的光衰稳定性和低温制备工艺优势，可广泛应用于以下领域：
- BIPV（建筑光伏一体化）：高效率可缓解有限面积带来的发电不足问题；
- 分布式屋顶光伏：轻薄结构适应多样屋顶场景；
- 便携式发电与车载光伏：具备更高功率密度和轻量化特性。
在这些高附加值场景中，叠层电池有望率先实现商业化落地，并逐步拓展至大型电站应用。
四、技术竞速：中国企业重构全球光伏格局
钙钛矿叠层已成为中、美、欧主流企业竞相投入的技术前沿。据公开信息，截至2024年初，包括LONGi、通威、华为数字能源、First Solar、Oxford PV等头部企业均已启动相关布局。
然而，从实验室到产业化，中试环节是最大挑战。以往国际企业如Oxford PV虽一度创造效率纪录，却迟迟未能实现稳定量产。而天合光能此次实现工业尺寸电池效率突破+量产路径贯通，标志着中国企业在叠层光伏领域已从“追赶者”转为“引领者”。
国家政策亦在加持。根据中国国家能源局发布的规划，到2025年，国内光伏发电累计装机容量有望超过3亿千瓦。新一轮新能源装机高峰将为高效率技术提供最现实的放量舞台。
五、后续挑战与机会：走向百GW时代的叠层光伏
尽管突破令人振奋，叠层电池产业化仍面临以下瓶颈：
1. 量产一致性与良率控制：大面积钙钛矿膜在卷对卷工艺中仍需进一步优化；
2. 封装与稳定性提升：钙钛矿材料易吸潮分解，需通过新型封装材料应对；
3. 成本控制：高效结构带来的额外材料与工艺复杂度，需通过技术集成逐步摊薄。
但在技术持续优化、设备供应链成熟与政策引导共振下，预计钙钛矿/晶硅叠层技术将在未来3~5年内迎来从“兆瓦级试产”向“百兆瓦级产线”跨越的窗口期。
六、结语：撕裂天花板的不是奇迹，而是体系能力
天合光能以31.1%效率打破光伏纪录，不仅仅是一次实验室成绩，更是一场体系能力的集中展示——从材料创新、工艺开发到量产路径验证，全流程协同推动，使高效技术不再“空中楼阁”，而成为可落地、可放量的新生产力。
叠层电池作为全球下一代主流光伏技术路径，其发展进程将在很大程度上决定未来五到十年光伏市场的技术竞争格局。而天合光能这一次的破局，不只是“领跑”，更是对行业方向的有力定义。
