钙钛矿-硅叠层太阳能电池能否在规模化过程中避免产生新的公平问题？

这些串联电池能否在不使用昂贵、有毒工艺的情况下制造，从而避免将贫困地区排除在外？

是的——最新突破表明，钙钛矿-硅叠层电池可在开放空气中制备，使用常见醇类溶剂正丁醇（nBA）替代有毒反溶剂或惰性气体腔室。2024年的一项研究证实，nBA的低极性和适中蒸发速率能在涂覆过程中有效保护钙钛矿薄膜免受湿气影响，在小面积电池上实现了28.7%的认证效率，并在16平方厘米的组件上达到26.3%[1]。这意味着工厂无需昂贵的惰性气体手套箱或危险溶剂处理系统，从而降低了发展中经济体制造业的资本门槛。

2023年的另一项研究采用三源蒸发法（PbI₂、PbCl₂、CsBr）结合框架热处理，构建了一种准二维结构，使有机盐能够充分渗透，实现了28.3%的稳定效率，并在运行1200小时后仍保持94%的性能[6]。该方法避免了难以规模化生产的旋涂工艺，转而采用刮涂法——这一技术已在卷对卷印刷中广泛应用。这些成果共同表明，高效叠层电池可以通过既具备可扩展性、又减少对专业设备依赖的工艺来制造。

这些电池是否依赖可能造成新依赖关系的稀缺材料？

当前叠层电池中最关键的稀缺材料是铟，用于透明导电氧化物（TCO）层。2023年《自然》杂志的一项研究表明，用超薄（5纳米）非晶铟锌氧化物（IZO）层替代标准晶体TCO，可将铟消耗量减少约80%，同时仍能实现经认证的32.5%效率[5]。这是一项颠覆性突破，因为铟是锌矿开采的副产品，且供应集中在少数国家。将铟用量削减五分之四，将极大降低因资源问题引发新一轮公平性鸿沟的风险。

其他研究证实，无需使用特殊材料即可实现高效率。例如，2024年一项研究采用双层钝化策略（氟化锂+二碘化二铵）在标准直拉硅片上制备的叠层电池，获得了经认证的33.89%效率——这是首个突破单结肖克利-奎伊瑟极限（33.7%）的两结电池[3]。该器件使用的是工业标准硅片和常见钙钛矿前驱体，而非稀有元素。同样，2023年《科学》杂志的一篇论文通过添加剂控制钙钛矿在标准微米级金字塔纹理硅上的结晶，实现了经认证的31.25%效率[4]。这些成果的共同主题是：最高效率正通过广泛可得的材料实现，而非特殊材料。

这些太阳能电池的寿命是否足以成为公平的投资？

早期稳定性数据令人鼓舞，但仍十分有限——多数研究仅报告了数百至数千小时的运行时长，远未达到商用硅基太阳能板预期的25年以上寿命。2023年一项研究指出，封装后的叠层电池在室温下连续全光谱光照2000小时后，仍能保持初始性能的80%以上[2]。另一项2023年研究则显示，1200小时后性能保持率达94%[6]。这些结果虽令人振奋，但距离实现公平部署所需的多十年寿命仍相去甚远——若太阳能板过早失效，低收入用户将承受不成比例的负担。

层间热膨胀不匹配引起的应力是公认的挑战。2023年的一项综述指出，钙钛矿层和有机层的热膨胀系数约为TCO薄膜和玻璃的十倍，这可能在温度变化过程中引发压应力或拉应力[7]。这种应力会随时间推移导致性能退化。然而，该综述同时指出，应变工程（例如采用柔性中间层）是一个活跃的研究方向。关键在于：稳定性正在快速提升，但该技术尚未被证实能够达到25年的使用寿命，而这正是使其成为适合各收入阶层的安全投资所必需的条件。

关于这些来源

该回答基于7篇经同行评审的研究——发表于2023年至2024年间，其中2篇为2024年及以后发表，7篇发表于Q1期刊，累计被引用1441次——这些研究是从12篇通过质量筛选的文献中选出的最具相关性的成果，而12篇文献又源自从超过5亿篇论文数据库中检索到的49篇论文。

本文引用的文献

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