日前，香港中文大學物理系、武漢大學物理科學與技術學院教授，中國科學院深圳先進技術研究院集成所光伏太陽能中心實驗室前主任肖旭東在第二十四屆中國國際高新技術成果交易會先進制造展暨2022新能源制造產業服務高峰論壇上發表了《疊層太陽能電池：未來的光伏發電技術》的主旨演講，為新能源產業帶來最新技術講解。

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太陽能資源開發利用前景廣闊

隨著化石能源的日益耗盡，新能源的開發越來越迫切。除了水電、核電、風電等技術不斷取得進展，太陽能的開發技術也不斷出現新突破。

對于人類來說，太陽能安全、清潔、還具有取之不盡用之不竭的優勢。肖教授介紹，每年太陽照射到地球表面的能量足足有3650Q，可以被地基轉換的就有1065Q，而人類每年使用的太陽能僅需0.5Q，地基轉換的太陽能量遠遠大于人類的使用能量。

根據研究測算，每年到達地球表面的太陽能相當于130萬億噸標煤，使用太陽能代替煤炭發電，將大幅降低二氧化碳排放量，因此國際上正逐步提升太陽能等清潔能源使用率。

肖教授介紹，根據碳中和計劃，2030年，國際上光伏裝機量將達到7-10TW，到2050年，太陽能與風能將成為70%的發電來源。

但想將光伏發電融入到日常生活，并提高其重要性，就需要規模化制造大面積的高效太陽電池。

疊層電池或將成為太陽能電池主要技術

由于太陽光譜的能量分布較寬，單一的半導體材料吸收光能的效率較低。為了提高同樣面積的太陽能使用效率，科學界將不同的材料按照一定順序組合排列，這種疊合結構的光伏電池就是疊層太陽能電池。

據肖教授介紹，現階段，太陽能電池中最常用的吸光材料有兩種，一種是晶硅，另一種是鈣鈦礦。未來十年，他更看好鈣鈦礦/晶硅雙結疊層電池，其優勢有三。

首先，在能量轉化效率方面，鈣鈦礦/晶硅疊層電池潛力巨大。研究顯示，晶硅電池的轉化效率理論上限是29.3%，而鈣鈦礦/晶硅疊層電池轉化效率的理論上可達到42%。

其次，鈣鈦礦/晶硅疊層電池在經濟上也更為劃算，能夠降低發電成本。根據測算，鈣鈦礦的度電成本有望比火電還低，甚至跟火電拉開一毛錢到一毛五的成本差異。

第三，鈣鈦礦/晶硅疊層，能充分利用晶硅電池的成熟產業，在晶硅電池上直接制備鈣鈦礦電池。

但鈣鈦礦電池本身的研發面臨著不小的瓶頸，其壽命短、穩定性差、天然不穩定的特質成為鈣鈦礦技術產業化落地的最大掣肘。

當前，全球光伏科學界正在對鈣鈦礦的效率衰減和穩定性進行科技攻關，新的解決方案不斷涌現，也許很快就會有解決辦法。作為世界經濟論壇（WEF）認定的“改變人類生活的10大新興技術”之一，鈣鈦礦電池的前景已經愈發清晰，一幅宏偉的產業藍圖正徐徐展開。

太陽能電動汽車具有可行性

目前，全球新能源汽車的發展如火如荼，但換電站并非隨處可見，很多人都有著續航里程的焦慮。肖教授提到，如果能將柔性太陽能電池板安裝到汽車上，就可以很好的規避這種焦慮。

肖教授為我們算了一筆賬：假設每五平方米的柔性太陽能電池板，每天光照10小時，轉換效率為20%的話，每天發電4度。按照一度電能使汽車發動6.5公里來算，汽車每天僅能行使26公里。

而使用疊層電池，并將受光面積增加到10平方米，以電池板效率提升40%計算，汽車每天可以行使104公里。理論上，如果受光面積足夠大，汽車甚至可以飛起來。

生產商也大開腦洞，為了增加汽車上太陽能板的受光面積進行了無數設想。

但太陽能轉換效率較低，太陽能汽車很難實現長程續航，高效率電池成本高，這都是太陽能汽車遲遲未能實現商業化的最大壁壘。

也許隨著人們對新能源的認知不斷提高、太陽能技術不斷突破、太陽能板的功率和效率不斷增加，未來太陽能板+電動汽車的構思會被實現，甚至成為常態。

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