目前，市场上主流的太阳能电池是基于硅材料的，但是硅材料的光电转换效率有一个理论上限，约为29%。

这意味着硅材料只能利用太阳光中的一部分光子，而其他的光子则被浪费掉了。为了提高太阳能电池的效率，科学家们正在研究一种新型的光伏技术：叠层太阳能电池。

叠层太阳能电池是指将两种或多种不同材料的太阳能电池叠加在一起，形成一个多结构的系统。这样，每种材料可以吸收不同波长范围的光子，从而实现对太阳光谱的更好利用。

其中，具潜力的一种叠层太阳能电池是将钙钛矿材料的太阳能电池叠加在硅材料的太阳能电池之上，形成钙钛矿-硅叠层太阳能电池。

钙钛矿是一种具有特殊晶体结构的半导体材料，它具有优异的光学和电子性质，可以有效地吸收可见光中的高能量光子。而硅材料则可以有效地吸收可见光中的低能量光子和近红外光中的光子。

因此，钙钛矿-硅叠层太阳能电池可以实现对太阳光谱的全覆盖，从而大幅提高光电转换效率。据估计，这种叠层太阳能电池的效率可以超过35%，远高于单结硅材料太阳能电池的效率。

近年来，钙钛矿-硅双结太阳能电池在实验室中取得了突破性的进展。

2022年12月13日，德国赫姆霍兹中心柏林材料与能源研究所（Helmholtz Center Berlin for Materials and Energy）和沙特阿卜杜拉国王科技大学（King Abdullah University of Science and Technology）等机构在《科学》（Science）杂志上发表了两篇论文，分别报道了他们实现了32.5%和31.25%的钙钛矿-硅叠层太阳能电池效率。

此外，还有其他机构也宣布了超过30%的效率。这些成果都标志着这种新型光伏技术已经突破了硅材料太阳能电池的理论上限，并且有望在未来五年内实现商业化应用。

当然，要将钙钛矿-硅叠层太阳能电池从实验室推向市场，还需要解决一些技术和经济上的挑战。

例如，如何提高钙钛矿材料的稳定性和耐久性，如何降低钙钛矿材料的含铅量和环境影响，如何实现钙钛矿-硅叠层太阳能电池的大规模、低成本的制造工艺，如何优化双结太阳能电池的接触和中间层等。

为此，德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所（Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE）等机构正在与工业界合作，开展了一系列的研究项目，旨在推动钙钛矿-硅叠层太阳能电池和组件技术的工业成熟。

总之，钙钛矿-硅叠层太阳能电池是一种超越硅材料的新型光伏技术，它具有高效率、低成本、低资源消耗等优势，可以为解决气候危机提供更多的清洁能源。

随着科学家们不断地攻克技术难关，我们有理由期待，在不久的将来，我们将看到这种叠层太阳能电池在屋顶、田野、沙漠等地方发挥它的耀眼光芒。

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信息来源：今日头条

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