一块电池打破世界纪录

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原载于《中国青年》杂志2025年第23期

青春突击：科技自立自强的先锋力量

策划、执行—共青团中央青年发展部  

本刊编辑部 网络运营部

统筹—本刊记者 张斯絮

这是一个奔涌向前的时代，创新的浪潮拍打着世界的每一个角落；这是一个梦想拔节的时代，科技的火炬照亮着民族复兴的征程。《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十五个五年规划的建议》提出，要加快高水平科技自立自强，引领发展新质生产力。习近平总书记深刻指出，推进中国式现代化，科学技术要打头阵，科技创新是必由之路。 

2025年，共青团中央印发《深化科技创新青年突击队建设的工作方案》，锚定加快建设科技强国的战略目标，从组建队伍、优化管理、强化保障等方面提出具体工作举措，对新时代青年突击队聚焦重大科技攻关作出部署。《中国青年》特此推出专题《青春突击：科技自立自强的先锋力量》。我们看到，在青年突击队的光荣旗帜下，集结的是心怀“国之大者”的青春伟力，是敢于挑战“无人区”的智慧尖兵，是将论文写在祖国大地上的实干先锋。我们坚信，在建设世界科技强国的伟大征程中，新时代中国青年和青年突击队必将奋力书写自立自强的绚丽华章。

一块电池打破世界纪录

——记浙江省白马湖实验室钙钛矿太阳能电池青年突击队

文—本刊记者 朱玉芳

2025年3月，两会期间，全国人大代表、浙能集团白马湖实验室党委委员王洁带着的一块电池引起了社会关注。这块仅有拇指大小的电池名为高效单结钙钛矿太阳能电池，其稳态效率达到26.81%，刷新了当时的世界纪录，具有制备成本低、工艺流程简便、稳定性高等优势。

团队成员在实验室进行叠层结构设计

这块电池来自白马湖实验室。围绕我国太阳能高效利用及打造新型能源系统的重大需求，聚焦钙钛矿太阳能电池的材料研发和结构设计领域，浙江省白马湖实验室钙钛矿太阳能电池青年突击队于2022年成立，这支平均年龄34岁的青年精锐科研团队在成立不到3年的时间里不断取得突破，多次打破钙钛矿电池单结世界纪录。

两会闭幕仅3个月后，这块电池又迎来了新的重大突破。2025年6月，白马湖实验室联合苏州大学与新南威尔士大学，在钙钛矿太阳能电池领域刷新两项世界纪录，其中0.1cm²小面积电池效率高达27.3%，1cm²大面积电池效率达到26.9%。国际权威期刊《太阳能电池效率表》（第66版）收录了相关成果，并指出，这一突破性进展为钙钛矿太阳能电池的产业化应用筑牢根基，有望加速清洁能源领域的技术革新。

从0.1cm²到1cm²的突破

一块小小的电池凝聚着冲锋在科研一线的青年技术骨干的智慧。

位于杭州聚才路的超净间实验室，大屏幕上的实验规划表中用红色标注着关键节点，时刻提醒着每一位研发人员时间紧迫，这里聚焦从实验室样品到工程化产品的转化；与此同时，苏州大学实验室的研发人员则深耕材料机理研究，破解钙钛矿材料的性能瓶颈。两地人员时常穿梭于杭州与苏州两座城市，高效推进各项工作。

白马湖实验室钙钛矿太阳能电池青年突击队以彭军博士、孙靖淞博士为核心负责人，汇聚了多学科背景的青年人才，成员多数为“90后”，超70%拥有博士学位。成员的学术背景涵盖化学、材料科学与工程、电气工程等，工作基础涵盖材料合成和分析、电池制备、光电模拟等，通过跨学科的交叉、知识基础优势互补实现高效率的科研工作。

孙靖淞和彭军均毕业于澳大利亚顶尖学府，相识近十年的二人，在归国后选择再度聚首白马湖实验室。作为团队负责人，一位负责项目规划，一位负责技术路线，带领团队均衡发展。

孙靖淞（右）与彭军（左）在超净间实验室内讨论成果

孙靖淞于2015年进入钙钛矿技术领域攻读博士，当时是钙钛矿光伏技术发展的初期，“我认为溶液法能实现有望商业化的太阳能电池，这是光伏技术革新的一个重大机遇，也是吸引我投身这一领域的主要原因”。而白马湖实验室对于突破传统技术、促进新能源改革的决心，最终打动了他加入其中。

“钙钛矿就像新能源赛道的短跑冠军，传统硅基电池用了半个世纪才突破27.8%的效率，而钙钛矿从2009年3.8%的效率出发，仅用15年就逼近了这一水平。”彭军介绍道。更关键的是，钙钛矿太阳能电池具备可柔性化、叠层化的特性，既能弯曲成曲面并附着在建筑表皮，也能与晶硅电池叠加形成“效率倍增器”，这为其打开了从航天器供电到可穿戴设备的全新应用场景，未来潜力无限。

在太阳能电池研发领域，0.1cm²小面积电池是探索材料性能极限的试金石，常用于验证新型材料与工艺的可行性；而1cm²电池的转换效率则是评估电池性能与技术潜力的核心指标，更贴近工业生产实际，是连接实验室研究与大规模制造的桥梁。

然而，钙钛矿太阳能电池面积从0.1cm²扩大至1cm²时，常遭遇电荷传输效率下降、复合损失加剧、界面缺陷增多等难题，致使效率大幅下滑。白马湖实验室团队在电池面积扩大工艺过程中的效率损耗极小，与该领域以往成果形成鲜明对比。这也意味着产业化的可能性大幅增加。

目前，团队正聚焦钙钛矿电池稳定性难题全力开展攻关工作，力求实现关键技术突破，推动钙钛矿电池走出实验室，实现产业化。凭借科技成果的领先优势，团队已经斩获了全国科技创新青年突击队岗位建功竞赛一等奖、浙江省博士后创新创业大赛铜奖、“创客中国”暨“浙江好项目”中小企业创新创业大赛优胜奖等多项荣誉，展示了成果产业化发展的前景。

走出实验室，迈向产业化 

《中国青年》：钙钛矿太阳能电池是当今全球光伏领域最前沿、最有潜力的技术之一，当前青年突击队主攻的核心技术难题是什么？目前取得了哪些关键性突破？

孙靖淞：从电池效率角度来说，钙钛矿太阳能电池是发展最快的光伏技术，但其进展仍不足以大规模产业化，其问题是钙钛矿太阳能电池效率目前相较于晶硅电池仍有差距，且它的化学稳定性、热稳定性均不如晶硅，这也是青年突击队面临的核心技术难题。我们通过调节钙钛矿的配方，形成稳定的准单晶钙钛矿吸光层薄膜，并通过传输材料的无机化，旨在提升电池效率的同时提升其稳定性。

白马湖实验室团队研发的钙钛矿太阳能电池

《中国青年》：在世界钙钛矿研究的竞赛中，团队取得的成果在国际上处于什么位置？

孙靖淞：2025年，实验室团队已经多次打破电池的效率世界纪录，实现钙钛矿太阳能电池效率27.3%，并且电池通过双“85”（即85℃和85%RH）稳定性测试和光热老化千小时稳定性测试，在实验室小试阶段处于世界领先水平。

《中国青年》：作为一支青年科研团队，大家如何团结协作，提高攻坚速度？

孙靖淞：团队氛围开放包容，大家日常也比较活泼。虽然团队成员较为年轻，但面对工作，大家认真专注、吃苦耐劳。钙钛矿电池的制备过程环环相扣，从先驱体溶液配制到薄膜沉积，再到电极蒸镀，全流程需要连续操作近5个小时，每一步工艺都必须紧密衔接，任何环节的中断都可能导致薄膜结晶异常，让一整天的准备工作前功尽弃。我们实验的常态是在近40℃的手套箱内操作，大家需要连续站立数小时，确保每一步操作都能精准落地。

《中国青年》：在你看来，钙钛矿太阳能电池距离大规模商业化应用还有多远？未来，它会如何改变我们的生活？

孙靖淞：钙钛矿太阳能电池技术产业化有3个主要前提：钙钛矿组件效率至少接近甚至超过晶硅组件的水平，度电成本低于晶硅，组件运行稳定性至少达到10年。目前看来，针对以上3点，团队认为钙钛矿与晶硅电池结合形成钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池更能发挥钙钛矿的优势，其理论效率达到晶硅电池的近1.5倍（约44%），而单位面积发电量升高可以降低土地、人工、维护等系统花销，有利于度电成本的降低。同时，电池的稳定性问题进展较快，目前有部分钙钛矿光伏企业已经实现全部IEC标准的商业稳定性测试。领域内专家认为，钙钛矿光伏的爆发期应在2028—2030年，在设备、材料成本降低，效率和稳定性相关的技术成熟后才能达到商业化标准。

《中国青年》：你如何看待团队的工作与实现国家“双碳”战略目标之间的关系？

孙靖淞：光伏技术是实现“双碳”战略目标的重要环节之一，研发新型、高效的钙钛矿光伏技术是促进光伏发展的重要工作。钙钛矿太阳能电池理论效率更高，在同等面积产出更多清洁能源，加速化石能源替代；其材料纯度要求低、工艺简单、能耗少，发电成本低，降低清洁能源门槛，加速普及，扩大减排规模；钙钛矿材料可制备轻薄、柔性、半透明电池，适用于建筑一体化、车载、可穿戴设备，突破传统光伏局限，创造全新减排空间。

今年9月，我国宣布2035年国家自主贡献目标，明确风电和太阳能发电总装机容量力争达到36亿千瓦。按照目前的能源贡献度，太阳能至少要达到18亿千瓦，目前仍有近7亿千瓦的缺口，因此光伏仍是未来发展势能最大的新能源技术之一。近期，工业和信息化部通过的《制造业中试平台重点方向建设要点（2025版）》明确提出，支持钙钛矿光伏电池、叠层电池等先进光伏技术研发与中试，推动技术从实验室向产业化过渡，展现出国家在钙钛矿光伏技术领域的推进力度。因此，我们的工作是国家在新能源规划领域中的一个重要环节，希望通过我们的努力，能为国家的新能源技术发展提供有力支持。

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监制：陈章乐

终审：陈敏

审校：刘晓 刘博文 编辑：刘怡然（实习）