南京大學肖科與譚海仁團隊,聯同仁烁光能的產業化團隊,在 2026 年 8 月 12 日線上刊於《Nature》的研究中,展示了平米級鈣鈦礦太陽能組件的重要放大成果。研究以羧酸鉛進行表面鈍化,製成面積 0.72 平方米、尺寸為 1.2 米 × 0.6 米的單結組件,取得 22.0% 全面積認證效率,並在標準測試條件下達到 158.4 瓦穩態輸出功率。
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這項成果的關鍵,不只是實驗室小面積電池的效率,而是將材料與製程整合推進至接近商業組件的尺寸,同時接受正式的可靠性與安全測試。不過,現有資料對核心組件數據的支持較為充分;至於部分延伸至現場發電、歷史紀錄及不同鈍化材料的比較,仍需要完整論文或更多原始數據才能作出更強結論。
製程核心:三元溶劑與真空輔助結晶
研究團隊採用由以下三種溶劑組成的前驅物溶劑系統:
- 2-甲氧基乙醇(2-methoxyethanol)
- 1,3-二氧戊環(1,3-dioxolane)
- 二甲基亞碸(DMSO)
這套溶劑配方配合真空輔助結晶,用於形成鈣鈦礦薄膜。根據南京大學公開說明,相關製程會在薄膜表面自發形成富含碘化甲脒(FAI)的「保護性基底層」,接著再施加羧酸鉛作為表面鈍化劑。
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這是整個策略的兩個階段:前者透過溶劑與結晶控制薄膜表面,後者則用於鈍化缺陷、改善鈣鈦礦與相鄰電荷傳輸層之間的界面。相關報導指出,研究所使用的羧酸鉛鈍化劑包括油酸鉛,化學式為 Pb(OA)₂。
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組件達到哪些數據?
團隊公布了兩個不同面積的主要效率結果:
- 810 平方厘米孔徑面積組件:24.0% 認證功率轉換效率。
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- 0.72 平方米全面積組件:22.0% 認證功率轉換效率,組件尺寸為 1.2 米 × 0.6 米。
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0.72 平方米組件在標準測試條件下的穩態電功率為 158.4 瓦。
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需要注意的是,兩個效率數字採用的面積定義不同。24.0% 是較小組件的孔徑面積效率;22.0% 則是較大組件的全面積效率。將兩者分開呈現,才能避免把不可直接互換的測量結果混為一談。
為何羧酸鉛鈍化對大面積組件重要?
鈣鈦礦薄膜中的缺陷,以及化學性質較脆弱的界面,可能導致電荷復合與功率損失。在小面積元件上均勻施加鈍化材料相對容易,但要在接近平方米的薄膜上維持一致覆蓋,難度會大幅提高。
現有報導將羧酸鉛描述為有別於傳統銨基鈍化劑的化學方案。研究團隊表示,羧酸鉛並非只是停留在表面的薄層,而是會與鈣鈦礦表面發生反應並形成化學鍵;相關報導亦稱,這有助改善界面能級匹配、電荷傳輸,以及大面積組件上的處理均勻性。
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從機理上看,這些特點可解釋該方法為何有利於放大製程。然而,現有來源摘錄沒有提供與銨鹵化物鈍化劑的完整定量比較,也沒有分別列出濕度、高溫、持續光照及熱循環等條件下的完整衰減數據。因此,目前最有力的證據是已展示的組件效率與可靠性認證,而不是已充分證明該方法在所有老化條件下都全面優於其他鈍化方案。
耐久性與 IEC 測試
據報導,相關組件通過 IEC 61215 與 IEC 61730 全套可靠性測試。IEC 61215 主要涉及光伏組件的設計鑑定與型式認證,IEC 61730 則聚焦組件安全要求;兩者均是業界評估組件可靠性與安全性的標準測試序列。
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另有研究報導指出,組件在 2,200 小時最大功率點追蹤後,仍保有初始效率的 96%。
4這是重要的耐久性指標,但現有資料未交代足夠細節,無法還原全部測試條件,也不能直接與在完全相同條件下測試的傳統矽組件作一對一比較。
現場發電表現:目前能確認到哪裡?
部分報導表示,大型地面示範運行中,鈣鈦礦組件按單位裝機容量計算的發電量,高於同場址的晶矽組件。
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但就目前提供的證據而言,尚不足以核實所提出的 2026 年 3 月至 5 月詳細比較,包括 1 兆瓦鈣鈦礦裝置與 3.5 兆瓦矽組件裝置之間的逐月數據。現有資料也沒有提供按單位容量計算的月度發電量,或量化說明優勢如何隨溫度與光照強度變化。
較為穩妥的結論是:來源確實報告了有利於鈣鈦礦組件的現場發電證據,但現有材料不足以驗證完整的逐月比較,以及其與天氣條件之間的定量關係。
放在研究時間軸上,這項成果代表什麼?
這篇《Nature》論文最適合被理解為一項大面積組件與製程整合里程碑。它不應直接與小面積電池、疊層電池,或採用不同組件面積定義的效率紀錄混為比較。
現有證據沒有核實團隊早期 17.2% 效率《Science》成果的具體比較,也沒有確立中國科學院所報導的 28.04% 認證鈣鈦礦—有機疊層電池紀錄。這些說法在目前證據集內應視為尚未確認,不宜直接納入本次平米級組件成果的已證實意義。
結論
目前可以明確確認的進展是:南京大學與仁烁光能結合 2-甲氧基乙醇/1,3-二氧戊環/二甲基亞碸三元溶劑系統、真空輔助結晶與羧酸鉛鈍化,製成一款 0.72 平方米鈣鈦礦組件,達到 22.0% 全面積認證效率及 158.4 瓦穩態輸出。較小的 810 平方厘米組件則達到 24.0% 認證效率,而相關組件據報通過 IEC 61215 與 IEC 61730 測試。
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這使該研究成為平米級鈣鈦礦組件領域值得關注的成果。至於與銨基鈍化劑的全面耐久性比較、現場發電優勢、溫度及光照效應、早期研究紀錄,以及疊層電池基準,仍須等待完整論文或額外原始數據,才能以同等把握程度下結論。