如何突破光伏“天花板”？西南石油大學(xué)成果轉(zhuǎn)化給出答案

來源：中國教育報

記者：陳朝和、王天崇、謝娜

近日，西南石油大學(xué)光伏材料與技術(shù)科研團隊傳出好消息，最新實驗結(jié)果表明，小尺寸超高效疊層太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率接近35%，大大突破了常規(guī)太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。團隊論文成果發(fā)表在Advanced Materials等能源領(lǐng)域頂級期刊。高轉(zhuǎn)換率的關(guān)鍵在于硅基異質(zhì)結(jié)技術(shù)，該技術(shù)解決了光伏產(chǎn)業(yè)“卡脖子”技術(shù)難題，其中的納晶硅氧薄膜、銅互聯(lián)技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平，獲中國可再生能源學(xué)會科技進步一等獎。

圖片來源：攝圖網(wǎng)

這樣的科研成果轉(zhuǎn)化目前已遍地開花。3年前，西南石油大學(xué)首個分布式光伏發(fā)電項目建成。項目采用“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”的模式為校內(nèi)圖書館供能，400塊高效單晶硅光伏組件將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，并輸送給圖書館的各個角落，承擔(dān)起21926.6平方米圖書館的照明用電。截至目前，該項目運行31個月，累計發(fā)電51.88萬度，累計收益38.91萬元，實現(xiàn)二氧化碳減排517.27噸，真正實現(xiàn)經(jīng)濟效益與生態(tài)效益雙贏。

一塊塊光伏板還走進了大山深處。“光不僅能照亮世界，還帶著能量……”金陽中學(xué)科學(xué)教師趙佳奎為學(xué)生科普光伏發(fā)電基地的作用。西南石油大學(xué)對口幫扶四川涼山州金陽縣，縣域內(nèi)山高谷深，偏遠村寨和山區(qū)的配網(wǎng)基礎(chǔ)薄弱。2025年7月，西南石油大學(xué)光伏材料與技術(shù)科研團隊從金陽中學(xué)開始試點，啟動建設(shè)金陽中學(xué)光伏發(fā)電項目，光伏板裝上了金陽中學(xué)的樓頂，目前該項目已累計發(fā)電6.08萬度，項目預(yù)計年發(fā)電量達17.07萬度，年收益達8.88萬元左右。

光伏發(fā)電板還走向了祖國最需要的地方。據(jù)統(tǒng)計，該團隊有12項科研成果在通威太陽能有限公司、浙江湖州鶉火光電有限公司等企業(yè)轉(zhuǎn)化，將實驗室成果轉(zhuǎn)化為可量產(chǎn)的產(chǎn)品或服務(wù)。

正當(dāng)光伏技術(shù)的成果轉(zhuǎn)化如火如荼地進行時，西南石油大學(xué)光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院副院長、團隊負(fù)責(zé)人章文峰卻陷入了沉思。

“科研成果轉(zhuǎn)化更多是利用原本的技術(shù)因地制宜，但是想要進一步提高轉(zhuǎn)換率，讓光伏產(chǎn)業(yè)真正遍地開花，更應(yīng)該推動光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新。”章文峰考慮。團隊反復(fù)在模擬實驗中演算市面上太陽能電池的效率，思考突圍的路徑。章文峰說：“每種材料的潛力都有極限，晶硅電池已明確逼近29.4%的光電轉(zhuǎn)換效率極限。技術(shù)天花板已經(jīng)達到，下一步光伏要如何突圍呢？”

推理、測試、再推翻重來……技術(shù)瓶頸并非行業(yè)發(fā)展的“終局”，反而是團隊從“同質(zhì)化規(guī)模競爭”向“差異化價值競爭”轉(zhuǎn)型的催化劑。團隊成員沒有停下腳步，29.4%是材料的極限，但不應(yīng)該是光伏的極限。

單一材料的路走不通了，那就攻關(guān)疊層太陽能電池。目前，市面上常用的太陽能電池材料以鈣鈦礦和晶硅為主，但是兩種材料各有優(yōu)勢。如何能將兩種材料的優(yōu)勢結(jié)合起來，提高光電轉(zhuǎn)換率，實現(xiàn)光伏技術(shù)降本增效呢？

團隊把目光轉(zhuǎn)向了硅基異質(zhì)結(jié)技術(shù)，這是一種能夠結(jié)合晶體硅與非晶硅的先進太陽能電池技術(shù)，將不同帶隙材料的優(yōu)勢結(jié)合起來，具有鈍化效果好、光電轉(zhuǎn)換效率高、溫度系數(shù)低、低溫工藝制程等優(yōu)勢，是與鈣鈦礦實現(xiàn)疊層的理想選擇。

通過反復(fù)實驗，團隊將寬帶隙鈣鈦礦頂電池與窄帶隙晶硅異質(zhì)結(jié)底電池上下串聯(lián)，讓鈣鈦礦先吸收并轉(zhuǎn)化短波長光，晶硅再吸收透射過來的長波長光。終于，團隊研制出小尺寸超高效疊層太陽能電池，其光電轉(zhuǎn)換效率能夠接近35%，突破了單結(jié)電池理論效率的極限，處于行業(yè)先進水平。

西南石油大學(xué)新能源與材料學(xué)院黨委書記王平表示，科技成果轉(zhuǎn)化反哺科研是打通產(chǎn)學(xué)研用全鏈條、培育新質(zhì)生產(chǎn)力的核心路徑。在“雙碳”背景下，新能源與材料學(xué)院將以高質(zhì)量黨建引領(lǐng)高質(zhì)量發(fā)展，緊扣“十五五”能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新重點任務(wù)，聚焦光伏、氫能等優(yōu)勢方向，助力國家建設(shè)清潔低碳安全高效的新型能源體系。