它们能比当今最好的硅板高效多少？
钙钛矿-硅叠层电池已经打破了传统硅电池的效率天花板。在这些研究中，报告的最高认证效率为34.85%，由中国隆基绿能实现[5]，此外还有多个独立团队认证了效率超过32%的器件[2][8][10]。作为对比，最佳单结硅太阳能电池的效率上限约为27%，而商业组件的效率通常在20-22%之间。这意味着叠层电池在相同面积下可多输出约50%的电力——这对于空间有限的屋顶光伏以及土地成本敏感的公用事业级电站而言，堪称颠覆性突破。
这些效率提升得益于将钙钛矿顶电池（高效吸收蓝光和绿光）与硅底电池（捕获红光和红外光）叠层组合。2025年一项研究中创下33.1%纪录的器件，采用了混合两步沉积法和改善电荷提取的表面处理技术，实现了2.01伏的开路电压——这是衡量效率的关键指标[10]。另一个团队则利用超薄铟锌氧化物中间层，将光学损耗降低并减少80%的铟用量，达到了32.5%的认证效率[8]。趋势显而易见：效率正在快速攀升，而叠层电池的理论极限超过40%，因此仍有提升空间。
“有什么陷阱——它们能持久耐用吗？”
商业化应用的最大障碍在于稳定性：目前高效叠层电池的衰减速度远快于通常能使用25至30年的硅基面板。多项研究表明，即便是性能最优的器件，在连续运行数百至一千小时后也会出现明显的功率损失。例如，某款叠层电池在最大功率点追踪运行500小时后，仅保留了初始效率的83%[1]；另一款在1020小时后保持90%[3]；第三款则在1000小时后仍维持95%[4]。虽然这一数据范围跨度较大，但即便表现最佳者，也远未达到商业太阳能组件所要求的25年使用寿命。
降解由多种机制驱动。卤化物相分离——即混合碘溴钙钛矿在光照下分裂成不同相——是主要诱因，而晶界处的缺陷会加剧这一问题[1][3]。研究人员正通过添加剂来“锁定”钙钛矿晶体结构：一项研究使用名为TAACl的分子结合前驱体中的所有离子，在大面积器件上实现了创纪录的31.32%效率[6]；另一项研究则采用对称交联剂稳定晶界，实现了32.19%的效率，并在1020小时后仍保持90%的初始性能[3]。这些成果令人鼓舞，但该领域尚未展示出能够经受数年户外曝晒的叠层器件。
机械应力是另一个问题，尤其对于柔性叠层电池而言。2025年《自然》期刊的一篇论文表明，采用双缓冲层设计可承受43,000次弯曲循环和250次热循环（-40°C至85°C），同时保持初始效率的97%[2]。这对柔性器件而言令人瞩目，但仍无法媲美刚性硅组件的耐久性。关键在于：稳定性虽在提升，却仍是关键瓶颈。
能否以可负担的成本大规模生产？
从实验室电池（通常为1平方厘米）到商用组件（数平方米）的规模化是一大挑战，而此处的相关研究既展现了进展，也揭示了持续存在的障碍。一个关键问题在于，高效叠层电池需要利用织构化硅表面来捕获光线，但在这种粗糙表面上生长的钙钛矿薄膜往往不均匀，从而导致分流和效率损失[6][11]。2025年的一项研究展示了一种混合两步喷墨打印工艺，能够在织构化硅上实现共形钙钛矿涂层，并在整片晶圆上制备出效率达27.4%的叠层电池[9]。这一效率虽仍低于最佳实验室电池，但表明可规模化沉积方法是可行的。
另一个担忧是材料成本与可获得性。许多高效设计采用铟基透明电极，但铟资源稀缺且价格昂贵。一项研究通过使用超薄（5纳米）铟锌氧化物层解决了这一问题，在实现32.5%效率的同时将铟消耗量降低了80%[8]。这是迈向可持续制造的重要一步。然而，其他关键材料——例如有机空穴传输层spiro-OMeTAD——不仅价格高昂，还需要掺杂处理，而掺杂可能降低性能。2026年的一项研究用10纳米真空沉积层替代了该材料，在减少光学损耗的同时实现了29.73%的效率[7]。
仿真研究也指出，即使是微小的制造缺陷——例如分流或非保形层——也可能使效率降低几个百分点[11]。好消息是，业界正在积极解决这些问题：多篇论文明确致力于与现有硅制造产线的兼容性[4][9][11]。如果这些集成难题得到解决，叠层电池便可在当前生产硅组件的同一工厂中制造，从而大幅降低准入门槛。
关于这些来源
该答案基于11篇经同行评审的研究构建而成——发表于2023年至2026年间，其中10篇为2024年及之后发表，7篇发表于Q1期刊，累计被引用443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，而该15篇文献又源自从超过5亿篇论文数据库中检索到的67篇论文。
本文引用的文献
最小化氧化还原反应活性以提升钙钛矿/硅叠层太阳能电池的稳定性
研究表明，一种混合两步钙钛矿制备方法可降低晶界密度，从而提升稳定性：采用该方法制备的叠层电池在500小时最大功率点追踪（MPPT）后仍保持83%的初始效率，而一步法工艺的降解速度则快约10倍。
具有双缓冲层的柔性钙钛矿/硅叠层太阳能电池
展示了一种采用双缓冲层的柔性钙钛矿/硅叠层电池，在1 cm²面积上实现了经认证的33.4%效率，在260 cm²面积上达到29.8%，并在43,000次弯曲循环和250次热循环后仍保持超过97%的性能。
具有稳定晶界结构的钙钛矿/硅叠层太阳能电池
采用对称交联剂稳定宽带隙钙钛矿的晶界，实现了32.19%的叠层效率，并在连续运行1020小时后保持90%的初始性能。
面向工业硅电池的稳定高效钙钛矿/硅叠层太阳能电池的界面设计策略
开发了一种用于钙钛矿/电子传输层界面的双层钝化层（AlOx/PDAI2），在工业硅电池上实现了经认证的30.8%效率，并在1000小时最大功率点追踪后保持95%的效率。
高效光伏用钙钛矿-硅叠层太阳能电池
综述了钙钛矿/硅叠层电池的最新进展，指出隆基绿能报道的最高光电转换效率（PCE）达34.85%，并探讨了三卤化物钙钛矿和纳米织构界面等关键创新技术。
高效单片钙钛矿/TOPCon硅叠层太阳能电池：基于“卤素锁定”策略的实现
提出了一种利用TAACl的“卤化物锁定”策略，用于控制粗糙硅表面的结晶过程，在大面积（1 cm²）TOPCon硅叠层电池上实现了创纪录的31.32%效率，并获得了高电压和填充因子。
无掺杂剂超薄Spiro-OMeTAD助力实现近30%效率的n-i-p钙钛矿/硅叠层太阳能电池。
采用超薄（10纳米）真空沉积的spiro-OMeTAD层与2D/3D钙钛矿异质结，在n-i-p叠层电池中实现了29.73%的效率，并将寄生吸收降低了92.2%。
增强钙钛矿/硅叠层太阳能电池的光电耦合
采用超薄非晶IZO作为互连层，以改善表面均匀性，实现了经认证的32.5%效率，同时将铟消耗量降低约80%。
高效钙钛矿/硅叠层太阳能电池：采用混合两步喷墨打印与边缘隔离精度技术
展示了一种可扩展的混合两步喷墨印刷工艺，用于在纹理硅表面沉积钙钛矿，实现了27.4%的叠层效率，并在晶圆边缘实现了保形薄膜生长。
电子在钙钛矿层中的积累增强了与纹理化硅结合的叠层太阳能电池的性能。
采用1,3-二氨基丙烷二氢碘化物表面处理技术，提升钙钛矿层中的电子浓度，实现了33.1%的转换效率、2.01 V的开路电压，并增强了户外稳定性。
利用先进模拟技术应对钙钛矿-硅叠层太阳能电池的制造挑战
利用工艺模拟（Silvaco ATLAS）对分流和共形沉积等制造难题进行建模，预测不同叠层设计的效率分别为27.51%和29.08%。