这项新效率是在面积为 1.081 cm² 的太阳能电池上实现的。

在太阳能物理中，尺寸至关重要。德国科学家在一块比邮票还大的材料上产生了破纪录的电力，或许刚刚开启了下一代清洁能源的大门。

柏林亥姆霍兹研究中心（HZB）和柏林洪堡大学的一个研究团队创造了经过认证的新纪录。这块定制叠层太阳能电池将 25.5% 的太阳光转化为电能，打破了自己去年创下的 24.6% 的纪录。

太阳能技术再获突破

这一胜利的关键在于器件的尺寸。这块电池的面积为 1.081 cm²。

虽然听起来很小，但跨越 1 cm² 的门槛在太阳能领域却是一道巨大的障碍。事实上，标准的行业图表，如 NREL 表格，列出的微观电池面积可小至 0.001 cm²。

然而，享誉全球的权威《太阳能电池效率表》（俗称“绿色表格”）却十分严格。除非某项技术在大于 1 cm² 的面积上得到验证，否则该表格拒绝收录。跨越这条线后，柏林团队从实验室的理论巧计，一举跃入了可规模化光伏技术的权威名录。

叠层太阳能电池不是使用单一材料，而是像三明治一样将两种不同材料上下堆叠。

为了实现这一里程碑，该团队堆叠了两种不同的薄膜材料。底层采用铜、铟、镓、硒（CIGS），顶层则覆盖了钙钛矿——一种高度可调的晶体结构。每种材料都被调谐以捕获太阳光谱中不同部分的光。

顶部的钙钛矿层捕获高能蓝光并将其高效转化为电能。其余的光则直接穿过，到达底部的 CIGS 层，后者负责捕获能量较低的红光和红外光。

提升效率

这需要极高的工程精度。吉列尔莫·法里亚斯·巴苏尔托博士对 CIGS 底层进行了调节，改变其带隙，以更有效地捕获光线。

“为了在欧洲 SOLMATES 项目框架内超越我们之前的里程碑，我们采用了不同带隙（即 1.05 eV 和 1.1 eV）的 CIGSe 底电池，以及两种厚度不同但特性相似的铝掺杂氧化锌。”巴苏尔托解释道。

同时，化学家张武爱系统筛选了原子涂层，以防止内部界面漏电。张武爱甚至将“巴克球”（富勒烯）以精确的蒸发速率沉积在一层仅 1 纳米厚的微观钝化层上，以理顺电流。这一做法奏效了。这项技术能走出实验室吗？团队已经在证明这是可行的。

通过与柏林应用科学大学（HTW）合作，研究人员成功将完全相同的材料堆叠放大到 2.25 cm² 的微型组件中，并保留了高达 19.7% 的效率。

科学家们相信这仅仅是一个开始。据法里亚斯-巴苏尔托称，对改进结构的内部测试已经达到了 27.5% 的高效率。其物理原理表明，30% 的大关也完全触手可及。

“我们当前电池结构中所蕴含的物理原理表明，25.5% 仅是一块垫脚石，因为我们对类似结构的内部测试已经达到了 27.5% 的效率。”这位研究者指出。

这种薄膜 CIGS 和钙钛矿材料轻质且柔韧。这种独特的组合使叠层太阳能电池能够应用于曲面、集成到建筑窗户中，或安装在标准刚性面板难以使用的车辆顶部。

该研究成果已发表于《焦耳》期刊。

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