钙钛矿层带来的效率提升是否值得其额外成本？
是的，效率提升的幅度足以抵消制造复杂性的增加。钙钛矿-硅叠层电池已获得33.89%的认证功率转换效率（PCE）[5]，超过了单结硅电池约29%的理论极限。这意味着每平方米的叠层组件可比标准硅面板产生显著更多的电力，直接降低了平准化度电成本（LCOE）。作为参考，2022年的一项建模研究预测，在高反射地面条件下，双面钙钛矿-硅叠层组件的能量产出可比单面硅组件高出60%[2]。
效率提升并非仅是理论上的实验室记录。多个独立团队已报告经认证的效率超过30%：32.5%[4]、31.25%[11]、30.9%[10]和30.24%[9]。这些成果来自不同的器件结构（两端子和四端子）以及不同的硅底电池（异质结和TOPCon），这进一步证明了高效率在不同技术路径中具有可重复性。
这些电池能否实现大规模、低成本制造？
是的，最新进展直接解决了制造过程中的两大难题：在空气（而非惰性气体环境）中加工，以及使用行业标准的纹理硅片。2024年的一项研究表明，以正丁醇为溶剂，可在空气环境中制备钙钛矿薄膜，在双面纹理硅上实现29.4%的效率（认证效率28.7%），并在16平方厘米的孔径面积上达到26.3%的效率[3]。这一点至关重要，因为纹理硅是太阳能制造中的标准材料——它能捕获更多光线。更早之前，2022年的一项研究已在全纹理、适配生产线的硅异质结电池上实现了28.84%的效率[12]。
成本控制也被纳入设计考量。2023年一项研究表明，采用超薄（5纳米）非晶铟锌氧化物（IZO）互连层，相比传统晶体透明导电氧化物（TCO），可减少约80%的铟消耗量，这对实现可持续且经济高效的制造至关重要[4]。一项基于TOPCon（一种低成本硅电池类型）叠层电池的技术经济分析预测，其效率可媲美异质结叠层电池，而TOPCon更低的制造成本可能为大规模生产带来关键优势[6]。此外，建模研究显示，前透明导电氧化物（TCO）厚度可从75纳米缩减至约20纳米，每片电池的材料成本可节省1.46欧分[13]。
实现商业可行性目前最大的障碍是什么？
实现25年的运行寿命是最大的障碍，这是硅基面板的行业标准。目前的实验室设备虽展现出潜力，但稳定性仍不足。这些研究中报告的最佳结果是：在环境条件下，经过2000小时（约83天）连续全日照照射后，一种封装串联电池仍能保持初始效率的80%以上[1]。尽管这是显著的进步，但距离25年的目标仍相去甚远。
多种退化机制必须同时解决：卤化物相分离（即钙钛矿的混合卤素成分在光照下发生分离）、界面分层，以及对湿气、热量和紫外线的敏感性[7]。2022年的一项研究表明，添加剂（二乙基二硫代氨基甲酸铵）能够抑制相分离，并在500小时运行后仍保持超过90%的初始效率[9]。2024年的一篇综述强调，从实验室走向产业化不仅需要更高的效率，还需要标准化的IEC/ISOS测试协议以及对长期可靠性的独立验证[8]。该领域正在积极攻克这些问题，但稳定性仍是影响成本竞争力的主要风险。
关于这些来源
该答案基于13篇经同行评审的研究——发表于2021年至2026年间，其中6篇为2024年及以后发表，12篇发表于Q1期刊，总被引次数达2112次——这些研究是从15篇通过质量筛选的文献中选出的最具相关性的成果，而后者又源自一个包含超过5亿篇论文的数据库中所检索到的54篇文献。
本文引用的文献
高效钙钛矿/硅叠层太阳能电池在工业兼容的纹理硅基底上的实现
采用阴离子工程添加剂，在工业级纹理硅上实现了28.6%效率的叠层电池，封装器件在运行2000小时后仍保持初始性能的80%以上。
双面钙钛矿/硅叠层太阳能电池能量产出的模型链验证
双面钙钛矿-硅叠层电池模型显示，在高反射地面条件下，其能量产出可比单面硅组件高出60%。
用于可规模化制备钙钛矿/硅叠层太阳能电池的空气环境溶剂工程
采用正丁醇溶剂在空气中制备的双面织构叠层电池实现了29.4%的效率（认证效率28.7%），并在16 cm²孔径面积上达到26.3%的效率。
增强钙钛矿/硅叠层太阳能电池的光电耦合
采用超薄（5纳米）非晶IZO互连层，实现了经认证的32.5%效率，并将铟用量减少约80%。
具有双层界面钝化结构的钙钛矿/硅叠层太阳能电池
报告了一种钙钛矿-硅叠层电池的认证稳态效率为33.89%，这是首个超过单结肖克利-奎伊瑟极限（33.7%）的双结电池。
基于TOPCon的底电池用于钙钛矿/硅叠层太阳能电池
综述了基于TOPCon的叠层电池底电池，指出TOPCon较低的制造成本可能在大规模生产中具有优势，但其认证效率仍落后于基于异质结的叠层电池。
钙钛矿-硅叠层太阳能电池商业化的关键挑战
指出了商业化面临的关键挑战，包括长期稳定性、大面积制备以及实际应用中的可靠性，并提出了实现25年运行寿命的路线图。
迈向商业化钙钛矿/硅叠层光伏的路径
综述了钙钛矿/硅叠层电池的商业化路径，强调了可规模化输入材料、稳定性、可靠性以及精确的现场性能预测的必要性。
用于四端钙钛矿/硅叠层太阳能电池的相稳定宽带隙钙钛矿，效率超过30%
采用ADDC添加剂抑制相分离，在四端叠层电池中实现了30.24%的效率，器件在运行500小时后仍保持初始PCE的90%以上。
协同基底与添加剂工程助力效率超30%的钙钛矿-硅叠层太阳能电池
采用pFBPA添加剂与SiO2纳米颗粒，有效抑制钙钛矿层中的复合与针孔问题，实现了经认证的30.9%效率。
实现31.25%效率的钙钛矿/硅叠层太阳能电池的界面钝化
通过在微米级金字塔纹理硅上使用添加剂调控钙钛矿结晶并减少钙钛矿/C60界面处的复合，实现了经认证的31.25%效率。
全纹理化、可兼容生产线的单片钙钛矿/硅叠层太阳能电池效率接近29%
采用NiOx/2PACz混合空穴传输层，在全纹理化、兼容生产线的硅异质结电池上实现了经认证的28.84%效率。
针对组件集成式钙钛矿-硅叠层太阳能电池，优化了前透明导电氧化物（TCO）与金属栅线电极的设计。
对于叠层电池，前透明导电氧化物（TCO）厚度可从75纳米减薄至约20纳米，每片电池的ITO成本可节省1.46欧分，同时互连所需的导线数量也可减少。