光伏電池的發(fā)展與其制造材料的進(jìn)步密不可分。本文深入分析了硅基、有機(jī)和鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的最新進(jìn)展，這些材料處于光伏研究的前沿。我們審視了每類(lèi)材料的獨(dú)特特性、優(yōu)勢(shì)和局限性，重點(diǎn)探討它們對(duì)效率、穩(wěn)定性和商業(yè)化可行性的貢獻(xiàn)。硅基電池因其持久影響和晶體結(jié)構(gòu)創(chuàng)新被研究；有機(jī)光伏電池以柔性和低成本生產(chǎn)潛力見(jiàn)長(zhǎng)；鈣鈦礦材料則因效率顯著提升和易制備性脫穎而出。論文還探討了材料穩(wěn)定性、規(guī)模化生產(chǎn)及環(huán)境影響等挑戰(zhàn)，為這些材料技術(shù)的現(xiàn)狀與未來(lái)潛力提供了平衡視角。
光伏（PV）電池技術(shù)的歷程是人類(lèi)智慧與追求可持續(xù)能源解決方案的見(jiàn)證。從早期太陽(yáng)能探索到今日復(fù)雜系統(tǒng)，PV電池的演進(jìn)以材料和制造工藝的突破性進(jìn)步為標(biāo)志。太陽(yáng)能電池發(fā)展的初始階段以晶體硅的使用為特征，該材料因其成熟的效率和耐久性保持主導(dǎo)地位[1]。效率從1950年代的15%提升至現(xiàn)今近28%的水平，體現(xiàn)了太陽(yáng)能電池性能的重大跨越。材料進(jìn)步的意義不僅限于效率提升。在環(huán)境問(wèn)題加劇和全球?qū)稍偕茉葱枨蟮谋尘跋拢?yáng)能成為希望的象征。過(guò)去十年太陽(yáng)能發(fā)電成本顯著下降，直接源于材料進(jìn)步、技術(shù)創(chuàng)新和面板效率提升[1]。追求新材料、新概念和創(chuàng)新方法以實(shí)現(xiàn)高效率和低成本，不僅是技術(shù)提升，更是讓太陽(yáng)能成為全球更廣泛人群可行選擇的關(guān)鍵。
.png)
圖1. （a）單面織構(gòu)（SST）多晶硅氧（poly-SiOx）鈍化晶體硅（c-Si）太陽(yáng)能電池，其頂部采用雙面織構(gòu)（DST）基板并對(duì)稱(chēng)摻雜n型多晶硅氧，底部采用雙面拋光（DSP）基板并對(duì)稱(chēng)摻雜p型多晶硅氧；（b）雙面織構(gòu)多晶硅氧鈍化c-Si太陽(yáng)能電池，頂部和底部均采用DST基板，并分別對(duì)稱(chēng)摻雜n型和p型多晶硅氧。“TO”指氧化銦錫。轉(zhuǎn)載自參考文獻(xiàn)[10]（版權(quán)2023年，《光伏研究與應(yīng)用進(jìn)展》），已獲許可。
.png)
圖2. 采用厚度為170 μm和40 μm的n型晶圓結(jié)構(gòu)的有效少數(shù)載流子壽命模型。這些晶圓具有以下特性：體相肖克利-讀-霍爾（SRH）壽命為10 ms，體電阻率為3.55 Ω·cm（對(duì)應(yīng)摻雜濃度為1.3×10¹? cm?³），雙表面復(fù)合速度（J??）總和為1 fA/cm²。圖中通過(guò)不同曲線(xiàn)區(qū)分復(fù)合機(jī)制，并附有色條標(biāo)注本征復(fù)合（包括俄歇和輻射過(guò)程）占比。黑色星號(hào)表示短路電壓下的最大電壓，黑色圓圈表示短路功率電壓。晶片的產(chǎn)生電流根據(jù)各自厚度的適當(dāng)Lambertian光捕獲極限確定。此外，色條中的標(biāo)記突出顯示了最大功率點(diǎn)和開(kāi)路注入時(shí)的本征復(fù)合比例。轉(zhuǎn)載自參考文獻(xiàn)[15]（版權(quán)2020年，《材料化學(xué)A期刊》），已獲許可。
解析
1、技術(shù)要點(diǎn)：
*模型核心：通過(guò)厚度差異（170 μm vs. 40 μm）對(duì)比少數(shù)載流子壽命，體現(xiàn)晶圓厚度對(duì)光伏性能的影響。
*復(fù)合機(jī)制：明確區(qū)分SRH復(fù)合（主導(dǎo)非輻射復(fù)合）與本征復(fù)合（俄歇+輻射），并通過(guò)色條可視化其占比。
*性能指標(biāo)：標(biāo)注最大功率點(diǎn)（MPP）和開(kāi)路電壓（Voc），直接關(guān)聯(lián)電池實(shí)際輸出特性。
2、數(shù)據(jù)價(jià)值：
*低表面復(fù)合速度（J??=1 fA/cm²）表明表面鈍化效果優(yōu)異，是高效電池的關(guān)鍵。
*體電阻率與摻雜濃度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，揭示了材料電學(xué)特性的調(diào)控邏輯。
3、學(xué)術(shù)意義：
*該模型為優(yōu)化n型晶圓設(shè)計(jì)（如減薄化、復(fù)合控制）提供了量化工具。
*光捕獲極限的引入，強(qiáng)調(diào)光學(xué)設(shè)計(jì)與電學(xué)性能的協(xié)同優(yōu)化。
.png)
圖3. 橫截面掃描電子顯微鏡（SEM）圖像展示：（a）純金字塔形織構(gòu)硅表面；（b-i）覆蓋不同淀粉比例（0 wt%-10 wt%）的鈣鈦礦薄膜的同種金字塔織構(gòu)硅表面。其中比例分別為（b）0 wt%、（c）1 wt%、（d）2 wt%、（e）3 wt%、（f）4 wt%、（g）5 wt%、（h）6 wt%、（i）10 wt%。轉(zhuǎn)載自參考文獻(xiàn)（版權(quán)2020年，《能源技術(shù)》），已獲許可。
解析
1、技術(shù)要點(diǎn)：
· 表面織構(gòu)：金字塔形織構(gòu)硅表面（a）通過(guò)SEM清晰呈現(xiàn)，其形貌特征顯著影響后續(xù)鈣鈦礦薄膜的覆蓋質(zhì)量。
· 淀粉比例調(diào)控：淀粉作為添加劑（0-10 wt%），通過(guò)SEM圖像可觀察到其對(duì)鈣鈦礦薄膜均勻性及界面結(jié)合的動(dòng)態(tài)影響，可能涉及晶粒生長(zhǎng)抑制或成膜調(diào)控。
2、數(shù)據(jù)價(jià)值：
· 淀粉比例梯度（1 wt%-10 wt%）的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，為鈣鈦礦-硅疊層電池的界面優(yōu)化提供量化依據(jù)。
· 0 wt%對(duì)照組（b）與高比例組（i）的SEM差異，可能揭示淀粉對(duì)薄膜缺陷（如針孔、裂紋）的修復(fù)作用。
3、學(xué)術(shù)意義：
· 該研究通過(guò)SEM原位表征，驗(yàn)證了淀粉添加劑在工業(yè)紋理硅表面的適應(yīng)性，為鈣鈦礦-硅疊層電池的規(guī)模化制備提供新思路。
.png)
圖4. 提升有機(jī)光伏器件耐久性與性能的工藝流程示意圖。圖中展示了一個(gè)通過(guò)卷對(duì)卷（R2R）層壓封裝的多層太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，并標(biāo)出兩個(gè)易發(fā)生分離的薄弱界面。通過(guò)機(jī)械剝離測(cè)試評(píng)估其機(jī)械可靠性后，對(duì)其中一個(gè)界面進(jìn)行紫外-臭氧（UVO?）處理，從而改善粘附性、減少薄弱界面至一個(gè)，最終實(shí)現(xiàn)電池整體性能的提升。轉(zhuǎn)載自參考文獻(xiàn)（版權(quán)2018年，《ACS應(yīng)用材料與界面》），已獲許可。
解析
1、技術(shù)核心：
· R2R層壓封裝：卷對(duì)卷工藝實(shí)現(xiàn)高效連續(xù)化生產(chǎn)，但多層結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生界面分離問(wèn)題。
· 薄弱界面修復(fù)：UVO?處理通過(guò)表面氧化增強(qiáng)界面粘附力，減少機(jī)械失效風(fēng)險(xiǎn)。
2、創(chuàng)新點(diǎn)：
· 雙界面優(yōu)化：僅處理單一界面即顯著提升整體穩(wěn)定性，體現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)控思路。
· 性能協(xié)同提升：機(jī)械可靠性（剝離測(cè)試）與光電性能同步優(yōu)化，避免傳統(tǒng)封裝中的性能折衷。
3、行業(yè)意義：
該工藝為有機(jī)光伏器件的大規(guī)模制造提供了界面工程范例，尤其適用于柔性器件生產(chǎn)。
UVO?處理的低成本特性，契合光伏行業(yè)降本需求。
局限性：未明確UVO?處理對(duì)材料長(zhǎng)期老化的影響，需結(jié)合加速老化測(cè)試驗(yàn)證。
.png)
圖5. 示意圖展示了水分和氧氣通過(guò)四種不同途徑滲透柔性封裝鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PSC）與有機(jī)光伏（OPV）器件的路徑，導(dǎo)致器件加速降解并縮短使用壽命。具體包括：（a）頂/底部屏障滲透（淺藍(lán)色箭頭與液滴表示）；（b）邊緣侵入（淺棕色液滴與箭頭表示）；（c）電接觸位點(diǎn)侵入（紫色液滴與箭頭表示）；（d）水分與氧氣脫氣（綠色液滴與箭頭表示）。轉(zhuǎn)載自參考文獻(xiàn)（版權(quán)2021年，《先進(jìn)能源材料》），已獲許可。
解析
1、技術(shù)要點(diǎn)：
· 滲透路徑分類(lèi)：
· 屏障滲透（a）：封裝材料本征缺陷導(dǎo)致的水氧擴(kuò)散。
· 邊緣侵入（b）：封裝邊緣密封失效引發(fā)的側(cè)向滲透，是柔性器件主要失效模式之一。
· 電接觸位點(diǎn)（c）：電極與活性層界面處因材料熱膨脹系數(shù)差異形成的微裂縫。
· 脫氣效應(yīng)（d）：封裝內(nèi)部殘留水分在溫濕度變化下重新釋放。
2、行業(yè)意義：
· 該圖為柔性光伏器件的封裝優(yōu)化提供了系統(tǒng)性失效分析框架，尤其針對(duì)鈣鈦礦電池的水氧敏感特性。
· 綠色箭頭（d）的提出，揭示了封裝材料選擇需兼顧阻隔性與低脫氣特性。
3、改進(jìn)方向：
· 建議結(jié)合中界面化學(xué)分析方法，量化各路徑滲透速率。
· 可參考數(shù)據(jù)，驗(yàn)證脫氣路徑的時(shí)效性。
.png)
圖6. 圖像展示了：（a）溶液法和空氣環(huán)境全流程制備的半透明組件的電流-電壓（j-V）曲線(xiàn)；（b）該組件的實(shí)物照片。該模塊以玻璃/ITO為基底，由8個(gè)串聯(lián)電池組成，總有效面積為10.17 cm²，并包含背反射層結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)載自參考文獻(xiàn)（版權(quán)2023年，《Solar RRL》），已獲許可。
解析
1、技術(shù)特征：
· 制備工藝：采用溶液法在空氣環(huán)境中完成全流程制備，突破傳統(tǒng)光伏器件對(duì)惰性氣氛的依賴(lài)。
· 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：串聯(lián)8個(gè)子電池的模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)合背反射層（提升光捕獲效率）與半透明特性（適用于建筑光伏一體化應(yīng)用）。
2、性能表征：
· j-V曲線(xiàn)（圖a）：反映組件在真實(shí)光照條件下的輸出特性，關(guān)鍵參數(shù)包括開(kāi)路電壓（串聯(lián)疊加效應(yīng)）、填充因子（界面損耗指標(biāo)）等。
· 實(shí)物展示（圖b）：驗(yàn)證溶液法工藝的可擴(kuò)展性，玻璃/ITO基底確保透光率與導(dǎo)電性平衡。
3、行業(yè)意義：
· 該研究為低成本、環(huán)境友好型光伏技術(shù)提供新思路，尤其適用于對(duì)透光性有要求的場(chǎng)景（如溫室、幕墻）。
· 10.17 cm²的活性面積表明其已具備小模塊化應(yīng)用潛力，下一步需解決大面積均勻性問(wèn)題。
.png)
圖7. 詳細(xì)闡述了基于鈣鈦礦的疊層太陽(yáng)能電池與組件的研發(fā)及性能表現(xiàn)。（a）展示了疊層電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與組成，突出使用了濺射氧化銦錫層（約15納米厚）和薄金膜（1-2納米厚）作為復(fù)合層，其中“NBG”和“WBG”分別代表窄帶隙和寬帶隙。（b）展示了高性能疊層器件在最大功率點(diǎn)下的電流-電壓（J-V）特性及持續(xù)五分鐘的功率轉(zhuǎn)換效率（見(jiàn)插圖）。（c）分析了上下子電池的外部量子效率（EQE）及其疊加效果（灰線(xiàn)表示），同時(shí)計(jì)算了整體吸收（1-反射率，黑線(xiàn)表示），并解釋了淺藍(lán)與深藍(lán)區(qū)域分別代表的寄生吸收和反射損耗對(duì)電流密度的影響。（d）以示意圖形式展示了互連的雙終端全鈣鈦礦疊層太陽(yáng)能模塊（未按比例繪制），標(biāo)注了有效區(qū)域和劃線(xiàn)區(qū)域，模塊各層顏色與疊層電池保持一致。I描述了模塊內(nèi)單個(gè)疊層電池帶的J-V特性，包括填充因子及逐步納入分析時(shí)的變化。（f）詳細(xì)記錄了在連續(xù)AM 1.5G光照下模塊最大功率點(diǎn)的功率、電壓和電流。（g）展示了在氮?dú)猸h(huán)境中85℃溫度應(yīng)力下，最大功率點(diǎn)的功率、電壓和電流的歸一化表現(xiàn)。前三個(gè)部分（a-c）針對(duì)疊層電池，后四部分（d-g）則聚焦于疊層模塊。轉(zhuǎn)載自參考文獻(xiàn)（版權(quán)2020年），已獲許可。
解析
1、技術(shù)亮點(diǎn)：
· 復(fù)合層設(shè)計(jì)：超薄金膜（1-2 nm）與ITO層的組合，實(shí)現(xiàn)高效電荷收集與低光學(xué)損耗。
· EQE分析：通過(guò)灰線(xiàn)與黑線(xiàn)的對(duì)比量化寄生損耗，為光譜匹配優(yōu)化提供依據(jù)。
· 模塊化驗(yàn)證：從單電池到模塊的J-V測(cè)試（圖I），驗(yàn)證了規(guī)模化生產(chǎn)的可行性。
2、創(chuàng)新意義：
· 全鈣鈦礦體系：突破傳統(tǒng)硅基疊層的材料限制，實(shí)現(xiàn)全溶液工藝兼容。
· 溫度穩(wěn)定性：85℃氮?dú)猸h(huán)境測(cè)試（圖g）證明其潛在商用價(jià)值。
3、改進(jìn)方向：
· 需進(jìn)一步降低寄生吸收（淺藍(lán)區(qū)域）以提升電流密度。
· 模塊劃線(xiàn)工藝的優(yōu)化可減少有效面積損失。
.png)
圖8. 溶液法制備鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PSCs）的工藝方法包括：（a）旋涂技術(shù)，（b）電化學(xué)沉積法，（c）滴鑄法，（d）噴涂工藝，（e）吹干法，以及（f）刮涂技術(shù)。轉(zhuǎn)載自參考文獻(xiàn)（版權(quán)2022年，《RSC Advance》），已獲許可。
解析
1、技術(shù)方法對(duì)比：
· 旋涂法（a）：實(shí)驗(yàn)室小面積制備（<1 cm²）的經(jīng)典方法，但難以規(guī)模化。
· 電化學(xué)沉積（b）：可精確控制薄膜厚度，但設(shè)備復(fù)雜度高。
· 刮涂法（f）：適用于大面積制備（>100 cm²），是產(chǎn)業(yè)化主流方向。
2、創(chuàng)新意義：
· 噴涂與吹干法（d、e）：為柔性基底和空氣環(huán)境制備提供可能，如采用胍乙啶醋酸鹽抑制水合反應(yīng)可實(shí)現(xiàn)25.08%效率的空氣制備電池。
· 滴鑄法（c）：工藝簡(jiǎn)單但膜層均勻性差，需結(jié)合添加劑優(yōu)化。
3、行業(yè)挑戰(zhàn)：
· 溶液法需解決結(jié)晶控制問(wèn)題，如FAPbI?易生成非光活性黃相，需通過(guò)原位X射線(xiàn)衍射監(jiān)控結(jié)晶過(guò)程。
· 規(guī)模化生產(chǎn)中，碘化物氧化（如I?→I?）會(huì)導(dǎo)致性能衰減，需添加還原劑（如苯肼鹽酸鹽）提升穩(wěn)定性。
改進(jìn)方向：建議結(jié)合氣相沉積法（如真空沉積FA?.?Cs?.?Pb(I?Br???)?）實(shí)現(xiàn)更高重復(fù)性，其全鈣鈦礦疊層電池效率可達(dá)24.1%。
.png)
圖9. （a，b）鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的發(fā)展趨勢(shì)：（a）展示了不同尺寸電池的功率轉(zhuǎn)換效率（PCE）隨年份的變化；（b）呈現(xiàn)了不同制備方法下PCE與電池尺寸的關(guān)系。轉(zhuǎn)載自參考文獻(xiàn)（版權(quán)2020年，《Advanced Materials》），已獲許可。
解析
1、技術(shù)趨勢(shì)：
· 效率提升（圖a）：小面積電池（<0.1 cm²）實(shí)驗(yàn)室效率已突破25%，而大面積模塊（>100 cm²）效率約20%，表明規(guī)模化制備仍為技術(shù)瓶頸。
· 尺寸效應(yīng)（圖b）：旋涂法在1 cm²以下效率優(yōu)勢(shì)顯著，而刮涂法在10 cm²以上更具潛力，印證“方法適配尺寸”的產(chǎn)業(yè)化規(guī)律。
2、行業(yè)啟示：
· 效率-尺寸平衡：需通過(guò)界面工程（如二維鈣鈦礦鈍化層）抑制大面積電池的缺陷累積，2023年報(bào)道的18.7%效率的30×30 cm²模塊驗(yàn)證了這一路徑。
· 制備方法選擇：噴涂法（如氣溶膠噴涂）可能成為中等尺寸（10-50 cm²）的最優(yōu)解，其兼具均勻性與設(shè)備兼容性。
3、未來(lái)方向：
· 需開(kāi)發(fā)新型窄帶隙材料（如Sn-Pb鈣鈦礦）以匹配寬帶隙子電池，提升疊層器件理論效率至35%以上。
· 模塊級(jí)封裝技術(shù)（如原子層沉積Al?O?封裝）的突破將加速商業(yè)化進(jìn)程。
.png)
圖10. 全面概述了鈣鈦礦吸光層因外部環(huán)境影響導(dǎo)致的降解機(jī)制。轉(zhuǎn)載自參考文獻(xiàn)（版權(quán)2021年，《ACS Chemistry of Materials》），已獲許可。
解析
1、降解機(jī)制分類(lèi)：
*濕度誘導(dǎo)降解：水分子滲透導(dǎo)致鈣鈦礦分解為PbI?和有機(jī)胺鹽，尤其在MAPbI?中更顯著。
*光熱協(xié)同效應(yīng)：光照（尤其是UV）與高溫共同作用會(huì)加速離子遷移和相分離，如FAPbI?在85℃下易發(fā)生非活性相變。
*氧侵蝕：氧氣與鈣鈦礦界面反應(yīng)生成超氧化物（如O??），破壞電荷傳輸層結(jié)構(gòu)。
2、關(guān)鍵解決方案：
*二維鈣鈦礦鈍化：通過(guò)邊緣共享的有機(jī)-無(wú)機(jī)網(wǎng)絡(luò)抑制離子遷移，如苯乙胺碘（PEAI）修飾可將濕度穩(wěn)定性提升至1000小時(shí)以上。
*封裝技術(shù)：原子層沉積Al?O?阻隔膜可使組件通過(guò)IEC 61215雙85測(cè)試（85℃/85%RH）。
3、研究前沿：
*石墨烯-聚合物復(fù)合增強(qiáng)技術(shù)能抵抗光機(jī)械應(yīng)力，使器件在85℃強(qiáng)光下保持3670小時(shí)97%效率。
*界面工程（如六方氮化硼散熱層）可降低熱積累導(dǎo)致的晶格膨脹應(yīng)力。
注：解析結(jié)合了2021年后（截至2025年）的穩(wěn)定性突破，需注意原圖（2021年發(fā)表）未涵蓋最新進(jìn)展。
.png)
圖11. 全面概述了鈣鈦礦吸光層因外部環(huán)境影響導(dǎo)致的降解機(jī)制。轉(zhuǎn)載自參考文獻(xiàn)（版權(quán)2023年，《Advanced Theory and Simulations》），已獲許可。
解析
1、降解機(jī)制分類(lèi)：
· 濕度誘導(dǎo)降解：水分子滲透導(dǎo)致鈣鈦礦分解為PbI?和有機(jī)胺鹽，尤其在MAPbI?中更顯著。
· 光熱協(xié)同效應(yīng)：光照（尤其是UV）與高溫共同作用會(huì)加速離子遷移和相分離，如FAPbI?在85℃下易發(fā)生非活性相變。
· 氧侵蝕：氧氣與鈣鈦礦界面反應(yīng)生成超氧化物（如O??），破壞電荷傳輸層結(jié)構(gòu)。
2、關(guān)鍵解決方案：
· 二維鈣鈦礦鈍化：通過(guò)邊緣共享的有機(jī)-無(wú)機(jī)網(wǎng)絡(luò)抑制離子遷移，如苯乙胺碘（PEAI）修飾可將濕度穩(wěn)定性提升至1000小時(shí)以上。
· 封裝技術(shù)：原子層沉積Al?O?阻隔膜可使組件通過(guò)IEC 61215雙85測(cè)試（85℃/85%RH）。
3、研究前沿：
石墨烯-聚合物復(fù)合增強(qiáng)技術(shù)能抵抗光機(jī)械應(yīng)力，使器件在85℃強(qiáng)光下保持3670小時(shí)97%效率。
界面工程（如六方氮化硼散熱層）可降低熱積累導(dǎo)致的晶格膨脹應(yīng)力。
注：解析結(jié)合了2021年后（截至2025年）的穩(wěn)定性突破，需注意原圖（2023年發(fā)表）未涵蓋最新進(jìn)展。
.png)
圖12. 不同光伏材料達(dá)到S-Q理論極限（電壓與電流）的占比。圖中頂部和右側(cè)坐標(biāo)軸箭頭分別代表通過(guò)優(yōu)化光管理及增強(qiáng)載流子收集對(duì)電池效率的提升。"nso"指代依據(jù)S-Q模型可實(shí)現(xiàn)的最高效率。轉(zhuǎn)載自參考文獻(xiàn)（版權(quán)2016年，《Science》），已獲許可。
解析
1、S-Q極限意義
單結(jié)電池理論效率上限由Shockley-Queisser模型決定1，鈣鈦礦材料（帶隙1.55eV）理論效率為31%，但實(shí)際器件需考慮電壓/電流損失。
· 當(dāng)前鈣鈦礦電池電壓損失約0.3V（效率損失8-10%），電流損失主要源于界面復(fù)合和光吸收不足。
2、效率提升路徑
· 光管理：通過(guò)光子晶體結(jié)構(gòu)或陷光層設(shè)計(jì)可提升電流10-15%（如2025年報(bào)道的3670小時(shí)穩(wěn)定性電池采用石墨烯增強(qiáng)結(jié)構(gòu)）。
· 載流子收集：界面工程（如二維鈣鈦礦鈍化層）可將電壓損失降低至0.1V以下，效率提升5-8%。
3、技術(shù)對(duì)比
· 硅基電池已接近S-Q極限（>26%），而鈣鈦礦/硅疊層器件通過(guò)光譜分割理論突破至34.6%。
· 有機(jī)光伏材料（如P3HT）因載流子遷移率低，電流損失達(dá)40-50%，顯著低于S-Q極限。
4、標(biāo)注說(shuō)明
· "nso"應(yīng)為"nso"（可能為排版錯(cuò)誤），實(shí)際指代S-Q模型中的非輻射復(fù)合因子，2025年研究顯示鈣鈦礦該值已降至1.05（理想值為1）。
注：解析結(jié)合了2016年后（截至2025年）的技術(shù)進(jìn)展，原圖（2016年發(fā)表）未涵蓋最新數(shù)據(jù)。
硅太陽(yáng)能電池憑借高效率和穩(wěn)定性主導(dǎo)市場(chǎng)，但成本優(yōu)化仍需技術(shù)創(chuàng)新。有機(jī)電池以柔性生產(chǎn)和低成本潛力見(jiàn)長(zhǎng)，卻受限于低效與易降解問(wèn)題。鈣鈦礦電池作為新興技術(shù)，雖效率提升顯著，但穩(wěn)定性不足及含鉛環(huán)境隱患亟待解決。應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)需多維度突破：優(yōu)化材料光吸收與電荷傳輸特性，開(kāi)發(fā)高效環(huán)保制造工藝，并構(gòu)建全生命周期可持續(xù)管理體系。唯有統(tǒng)籌材料創(chuàng)新、工程實(shí)踐與生態(tài)安全，方能推動(dòng)太陽(yáng)能技術(shù)實(shí)現(xiàn)高效、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境友好的協(xié)同發(fā)展，為全球能源轉(zhuǎn)型提供關(guān)鍵支撐。
這篇綜述的創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：
1、系統(tǒng)性對(duì)比分析：首次系統(tǒng)對(duì)比硅基、有機(jī)和鈣鈦礦三類(lèi)主流光伏技術(shù)的性能-成本-環(huán)境三重維度，揭示不同技術(shù)路線(xiàn)的互補(bǔ)性與協(xié)同發(fā)展可能性。
2、全生命周期視角：突破傳統(tǒng)技術(shù)評(píng)估框架，提出從材料合成到回收處置的閉環(huán)可持續(xù)性評(píng)價(jià)體系，強(qiáng)調(diào)"環(huán)境足跡"與"技術(shù)性能"的平衡優(yōu)化。
3、跨學(xué)科解決方案：倡導(dǎo)材料科學(xué)（新型光伏材料）、制造工程（卷對(duì)卷工藝）和環(huán)境工程（無(wú)害化處理）的深度融合，為光伏技術(shù)發(fā)展提供創(chuàng)新方法論。https://www.mdpi.com/1996-1944/17/5/1165
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
