中國科學院化學研究所一支由李永舫院士與孟磊研究員帶領的團隊，近日公布鈣鈦礦—有機叠層太陽能電池的新成果：元件峰值光電轉換效率達 28.80%，第三方認證的穩態效率則為 28.04%，刷新這類電池的世界紀錄。1820

相關研究已於 2026 年 7 月 13 日 發表在《Nature》，並非 8 月 21 日。1820

這項突破的看點不只在於效率數字。研究團隊同時針對寬能隙鈣鈦礦的一項關鍵弱點下手：材料在光照下容易出現鹵化物離子重新分布，形成不同能隙的區域，導致電壓與輸出功率逐步下降。

28.04% 紀錄代表什麼？

這是一種單片式叠層電池，也就是把兩個負責吸收不同光譜範圍的子電池，整合在同一個元件結構中。研究團隊報告的峰值效率為 28.80%，而經認證的穩態效率為 28.04%。18

中科院相關資料也指出，這枚電池在整合有機下層之前，寬能隙鈣鈦礦上層子電池已實現該類元件罕見的高開路電壓。26 此外，元件持續接受光照 625 小時後，仍能維持初始效率的 90%。1828

不過，這些數字應被視為實驗室電池的性能紀錄，而不是商業產品已經成熟，或足以直接投入太空任務的證明。

為何要把兩種材料疊在一起？

叠層太陽能電池的基本概念，是讓兩個光電活性子電池各自處理較擅長的光線。

• 寬能隙鈣鈦礦上層：較適合吸收能量較高的光子。
• 有機下層：接收穿過鈣鈦礦層的較低能量光線。

鈣鈦礦—有機叠層結構因此能比單一吸收材料更充分利用太陽光譜。相關研究通常將其描述為寬能隙鈣鈦礦子電池與窄能隙有機子電池串聯組成的架構。25

有機材料的疏水特性也可能在完整元件結構中，為鈣鈦礦部分提供一定程度的環境隔離；但實際保護效果仍取決於封裝、界面設計與操作條件，不能單靠材料名稱作出過度推論。

真正的關鍵：從製程到運作都控制缺陷

混合鹵化物寬能隙鈣鈦礦之所以受到重視，是因為它的能隙可以調整，從而配合後方的低能隙子電池。然而，在持續光照下維持穩定，始終是這類材料的核心難題。

李永舫與孟磊團隊提出的做法被稱為 「全階段調控」。研究人員不是等薄膜完成後才補救缺陷，而是希望在材料準備、薄膜成長及後續光照運作的不同階段，持續控制與缺陷相關的變化。他們使用可受光轉化的添加分子，協助穩定混合鹵化物鈣鈦礦相。171821

目標是抑制光照驅動的鹵化物離子重新分布，避免材料內部產生不同能隙的區域。若能限制這種相分離，就有機會同時保住鈣鈦礦子電池的電壓，以及叠層元件在光照期間的整體輸出。1718

這種以材料「生命週期」為概念的策略之所以重要，是因為效率與穩定性在寬能隙叠層電池中密不可分。若活性層在運作光線下迅速改變，元件剛開始測得的高效率，實際參考價值便會大幅降低。

溶液製程為何讓柔性光伏受到期待？

鈣鈦礦與有機光伏薄膜都具備溶液沉積的可能性，理論上可配合狹縫塗佈（slot-die coating）或捲對捲（roll-to-roll）製程，製造薄、輕且具機械適應性的元件。但這次世界紀錄本身，並未證明已達到商業化的大面積生產能力。

過去研究已展示剛性與柔性的鈣鈦礦—有機叠層電池，也說明了這種架構為何受到柔性光伏研究者關注。10

可能的應用方向包括：

• 貼合曲面建築外牆的建築整合型光伏；
• 可穿戴或能順應人體形狀的電源；
• 無人機等對重量敏感的供電系統；
• 重量與收納體積都受到嚴格限制的航太結構。

在這些場景中，實際價值未必只由最高效率決定。一片更輕、更薄、可摺疊，或能貼合曲面的太陽能元件，可能解決傳統剛性面板難以安裝、運輸或收納的問題。

能否用於可捲收的衛星太陽能陣列？

從概念上看，答案並非不可能。輕量、柔性的太陽能陣列可以在發射時摺疊或捲收，進入軌道後再展開；若元件具備足夠的比功率，也可能有助於降低發射質量與收納空間。

但 28.04% 的效率紀錄，不能直接等同於「已準備好上太空」。真正的太空應用仍須通過一系列實際環境資格測試，包括：

• 對紫外線及高能粒子輻射的耐受性；
• 真空環境下的長期穩定性與逸氣控制；
• 反覆升降溫造成的熱循環耐久度；
• 發射、展開及在軌運作期間的機械可靠性；
• 更大面積與互聯模組的性能一致性。

目前公開資料支持的是一項經認證的效率紀錄，以及持續光照下的穩定性結果，並未證明該元件已完成太空環境資格認證。從小面積冠軍電池走向可執行任務的飛行系統，中間仍有很長的工程驗證路徑。

下一關：從單枚電池走向模組

接下來最重要的工程里程碑，可能是可重複的大面積製造：先將小面積紀錄轉化為塗佈均勻的子模組，再發展具備可靠互聯與封裝的柔性模組。

研究人員還需要檢驗完整元件在熱、光、濕氣、彎折、真空及輻射等條件同時作用下的表現。高效率只是起點；只有當性能能在更大面積上穩定重現，並且承受目標應用的環境壓力，實驗室成果才可能成為可部署產品。

因此，這次中科院成果可看作兩項進展的結合：一方面，鈣鈦礦—有機叠層電池取得 28.04% 認證穩態效率世界紀錄；另一方面，研究團隊提出了試圖提升寬能隙鈣鈦礦光照穩定性的材料策略。這些成果能否真正改變柔性光伏或航太能源系統，最終仍取決於它們能否經得起規模化製造及針對應用場景的可靠性測試。

中國科學院化學研究所一支由李永舫院士與孟磊研究員帶領的團隊，近日公布鈣鈦礦—有機叠層太陽能電池的新成果：元件峰值光電轉換效率達 28.80%，第三方認證的穩態效率則為 28.04%，刷新這類電池的世界紀錄。1820

相關研究已於 2026 年 7 月 13 日 發表在《Nature》，並非 8 月 21 日。1820

這項突破的看點不只在於效率數字。研究團隊同時針對寬能隙鈣鈦礦的一項關鍵弱點下手：材料在光照下容易出現鹵化物離子重新分布，形成不同能隙的區域，導致電壓與輸出功率逐步下降。

28.04% 紀錄代表什麼？

這是一種單片式叠層電池，也就是把兩個負責吸收不同光譜範圍的子電池，整合在同一個元件結構中。研究團隊報告的峰值效率為 28.80%，而經認證的穩態效率為 28.04%。18

中科院相關資料也指出，這枚電池在整合有機下層之前，寬能隙鈣鈦礦上層子電池已實現該類元件罕見的高開路電壓。26 此外，元件持續接受光照 625 小時後，仍能維持初始效率的 90%。1828

不過，這些數字應被視為實驗室電池的性能紀錄，而不是商業產品已經成熟，或足以直接投入太空任務的證明。

為何要把兩種材料疊在一起？

叠層太陽能電池的基本概念，是讓兩個光電活性子電池各自處理較擅長的光線。

• 寬能隙鈣鈦礦上層：較適合吸收能量較高的光子。
• 有機下層：接收穿過鈣鈦礦層的較低能量光線。

鈣鈦礦—有機叠層結構因此能比單一吸收材料更充分利用太陽光譜。相關研究通常將其描述為寬能隙鈣鈦礦子電池與窄能隙有機子電池串聯組成的架構。25

有機材料的疏水特性也可能在完整元件結構中，為鈣鈦礦部分提供一定程度的環境隔離；但實際保護效果仍取決於封裝、界面設計與操作條件，不能單靠材料名稱作出過度推論。

真正的關鍵：從製程到運作都控制缺陷

混合鹵化物寬能隙鈣鈦礦之所以受到重視，是因為它的能隙可以調整，從而配合後方的低能隙子電池。然而，在持續光照下維持穩定，始終是這類材料的核心難題。

李永舫與孟磊團隊提出的做法被稱為 「全階段調控」。研究人員不是等薄膜完成後才補救缺陷，而是希望在材料準備、薄膜成長及後續光照運作的不同階段，持續控制與缺陷相關的變化。他們使用可受光轉化的添加分子，協助穩定混合鹵化物鈣鈦礦相。171821

目標是抑制光照驅動的鹵化物離子重新分布，避免材料內部產生不同能隙的區域。若能限制這種相分離，就有機會同時保住鈣鈦礦子電池的電壓，以及叠層元件在光照期間的整體輸出。1718

這種以材料「生命週期」為概念的策略之所以重要，是因為效率與穩定性在寬能隙叠層電池中密不可分。若活性層在運作光線下迅速改變，元件剛開始測得的高效率，實際參考價值便會大幅降低。

溶液製程為何讓柔性光伏受到期待？

鈣鈦礦與有機光伏薄膜都具備溶液沉積的可能性，理論上可配合狹縫塗佈（slot-die coating）或捲對捲（roll-to-roll）製程，製造薄、輕且具機械適應性的元件。但這次世界紀錄本身，並未證明已達到商業化的大面積生產能力。

過去研究已展示剛性與柔性的鈣鈦礦—有機叠層電池，也說明了這種架構為何受到柔性光伏研究者關注。10

可能的應用方向包括：

• 貼合曲面建築外牆的建築整合型光伏；
• 可穿戴或能順應人體形狀的電源；
• 無人機等對重量敏感的供電系統；
• 重量與收納體積都受到嚴格限制的航太結構。

在這些場景中，實際價值未必只由最高效率決定。一片更輕、更薄、可摺疊，或能貼合曲面的太陽能元件，可能解決傳統剛性面板難以安裝、運輸或收納的問題。

能否用於可捲收的衛星太陽能陣列？

從概念上看，答案並非不可能。輕量、柔性的太陽能陣列可以在發射時摺疊或捲收，進入軌道後再展開；若元件具備足夠的比功率，也可能有助於降低發射質量與收納空間。

但 28.04% 的效率紀錄，不能直接等同於「已準備好上太空」。真正的太空應用仍須通過一系列實際環境資格測試，包括：

• 對紫外線及高能粒子輻射的耐受性；
• 真空環境下的長期穩定性與逸氣控制；
• 反覆升降溫造成的熱循環耐久度；
• 發射、展開及在軌運作期間的機械可靠性；
• 更大面積與互聯模組的性能一致性。

目前公開資料支持的是一項經認證的效率紀錄，以及持續光照下的穩定性結果，並未證明該元件已完成太空環境資格認證。從小面積冠軍電池走向可執行任務的飛行系統，中間仍有很長的工程驗證路徑。

下一關：從單枚電池走向模組

接下來最重要的工程里程碑，可能是可重複的大面積製造：先將小面積紀錄轉化為塗佈均勻的子模組，再發展具備可靠互聯與封裝的柔性模組。

研究人員還需要檢驗完整元件在熱、光、濕氣、彎折、真空及輻射等條件同時作用下的表現。高效率只是起點；只有當性能能在更大面積上穩定重現，並且承受目標應用的環境壓力，實驗室成果才可能成為可部署產品。

因此，這次中科院成果可看作兩項進展的結合：一方面，鈣鈦礦—有機叠層電池取得 28.04% 認證穩態效率世界紀錄；另一方面，研究團隊提出了試圖提升寬能隙鈣鈦礦光照穩定性的材料策略。這些成果能否真正改變柔性光伏或航太能源系統，最終仍取決於它們能否經得起規模化製造及針對應用場景的可靠性測試。