钙钛矿电池稳定性获Nature突破,“十五五”规划加码太空能源技术
艾媒网(iiMedia.cn)获悉,7月22日,国际顶级期刊《自然》在线发表了苏州大学李耀文、陈先凯教授与东南大学张天恺教授团队的一项突破性成果——通过“电子共振”界面层设计策略,将柔性钙钛矿光伏电池的效率和稳定性大幅提升,解决了长期困扰该领域的高温高湿、冷热交替条件下性能衰减难题。
来源:Nature官方网站
几乎同一时间,国家发展和改革委员会、能源局正式印发《可再生能源发展“十五五”规划》,将“加速钙钛矿叠层电池等高效光伏电池制备及产业化生产技术研究,研究面向太空的太阳能发电技术”列为重点任务。技术“卡脖子”环节的打通与顶层规划的明确,让钙钛矿这一下一代光伏核心路线从实验室加速迈向产业化,近两日A股钙钛矿电池板块放量上涨,拓日新能等多股涨停,资金净流入超13亿元。
“电子共振”策略:给界面分子装上强力粘合剂
钙钛矿电池轻薄柔韧、可制成任意曲面,被视为穿戴设备、建筑光伏一体化、空间站及深空探测的理想能源。然而,其内部仅单分子层厚度的电荷提取界面极易脱落,在高温、温度循环等严苛条件下产生大量缺陷,导致发电效率断崖式下跌,成为规模应用的最大阻碍。
此次发表的“电子共振”单分子层,正是瞄准这一痛点。团队从分子内部电子结构入手,设计“给体-受体-给体”共振结构,使锚定基团与柔性电极形成共价键合,如同在界面安上了强力“分子粘合剂”。
实验数据显示,采用新界面材料的0.063cm²小面积器件实现27.69%的认证效率,15.64cm²模组效率达23.63%;在-40℃~85℃宽幅温度循环、85℃高温光照等多种老化条件下,器件运行稳定性均获突破性增长,其中高温最大功率点追踪1080小时后效率仍维持在初始值的99%以上。审稿专家评价,该研究从脱附现象切入,为单分子界面材料研究开辟了全新方向。团队已启动中试放大,加速成果转化。
政策密集落地:免税扶持与技术路线定调
在学术界庆贺顶刊突破的同时,政策组合拳接连打出。7月17日,财政部等三部门发布电池消费税调整公告,明确自2026年9月起对光伏电池中的钙钛矿电池、叠层电池等新技术产品阶段性免征消费税至2028年底,为尚处产业化初期的钙钛矿企业缓解了成本压力。
7月23日,《可再生能源发展“十五五”规划》正式亮相,其中不仅设定了2030年风电、太阳能发电总装机超28亿千瓦、发电量占比达30%的宏伟目标,更直接点名“加速钙钛矿叠层电池研究”,并首次将“面向太空的太阳能发电技术”写入国家级能源规划。
来源:中华人民共和国国家发展和改革委员会
同日,中科院化学所李永舫院士团队在《自然》报道钙钛矿-有机叠层电池稳态效率28.04%,并利用TDB智能分子解决了卤素相分离导致的“见光衰”难题;深圳先进院联合英国萨里大学则在《科学进展》公布全钙钛矿叠层电池认证效率28.84%,稳定性提升3倍以上。
产学研各界在窄带隙锡铅钙钛矿、界面调控、叠层结构等方面形成多点突破态势,推动行业效率纪录不断刷新。拓日新能、西子洁能等概念股应声大涨,产业链投融资热度亦显著回暖——无锡永珈光能近日完成天使轮融资,其单节钙钛矿电池效率已突破27.5%,持续光照稳定性超10000小时,显示出资本对技术前景的认可。
前景与挑战:迈向太空的“可穿戴”能源
当前,全球光伏产业正从传统晶硅向更高效率、更低成本、更广应用场景的方向演进。钙钛矿凭借可溶液加工、柔性基底兼容、叠层效率潜力巨大等优势,成为公认的变革性技术。尤其在我国“双碳”目标和空间探索战略背景下,面向太空的太阳能发电技术已被提升至国家能源安全的高度。
而支撑这一技术变革的,正是全球光伏市场持续扩大的深厚基底。 回顾近年装机数据,产业增速肉眼可见:2025年上半年,中国光伏产业增长势头更为强劲。数据显示,中国光伏累计装机容量达到1100GW,同比提升54.2%,远超同期风电累计装机容量(570GW)及同比增速(23.0%)。同期光伏新增总装机为211.61GW,较2024年同期增长106.49%,其中地面电站、工商业分布式、户用光伏新增装机分别为98.80GW、87.18GW、25.63GW。这种量级的跃迁,既为钙钛矿等新一代技术提供了广阔的产业化舞台,也对其规模化能力提出了更高要求。
然而,大规模商业化仍需跨越稳定性、大面积制备、环保封装等“鸿沟”。此次“电子共振”策略为界面稳定性提供了通用化解决范式,政策免税期恰恰覆盖了2026-2028年中试到量产的关键窗口,叠加头部企业效率接连突破,产业正从“能用”向“好用”加速蜕变。
正如李耀文教授所言,未来钙钛矿电池可望附着在衣物表面甚至紧贴皮肤,实现“哪里能晒太阳,哪里就能发电”。从极地科考站到深空探测器,从穹顶幕墙到智能穿戴,一幅柔性能源图景正徐徐展开。技术自信与政策护航共振下,中国钙钛矿产业或将在“十五五”期间迎来真正的爆发期。
