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BOE IPC·2026 钙钛矿光伏论坛精彩演讲内容实录

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主题:钙钛矿光伏论坛

时间:2026年9月22日(下午)

地点:国家会议中心二期251会议室

郭磊:感谢大家掌声,尊敬的各位来宾、各位老师、各位产业伙伴们大家下午好!欢迎大家来到钙钛矿峰会论坛,我是本次论坛主持人郭磊。去年我们就提到,京东方举办的钙钛矿光伏论坛,与行业内的其他论坛相比,核心的差异在于开放与价值,大家所期待的是获取到最真实、最有价值的信息。今年我们也秉持这一理念来策划本次论坛,邀请了多位不一样的嘉宾,旨在让大家了解行业最真实的声音,以及京东方对钙钛矿光伏技术的最新认知与实践进展。希望大家能够不虚此行,与我们共度这一下午美好的时光。

在本次论坛开启之前,请允许我隆重介绍本次上台的嘉宾和集团领导,也请被介绍到的领导和嘉宾起身与大家致意。

京东方科技集团高级副总裁、新材料业务联席CEO 王震宇先生

京东方科技集团新材料业务COO、合肥京东方光能科技有限公司总经理 寇建龙先生

接下来是四位来自学术界的老师,他们是:

北京大学材料科学与工程学院副院长、教授、博士生导师 周欢萍女士

中国科学院青岛生物能源与过程研究所研究员/博士生导师、太阳能光电转化与利用全国重点实验室副主任 逄淑平

陕西师范大学材料科学与工程学院教授/博士生导师 赵奎

北京理工大学前沿交叉科学研究院副教授/博士生导师、天宫空间站钙钛矿电池在轨验证核心技术负责人 朱城

接下来是来自产业界嘉宾:

中国华能集团清洁能源技术研究院光伏部副主任、中国光伏行业协会钙钛矿专委会执行秘书长 赵志国

银河航天科技集团股份有限公司电源系统首席专家 张忠卫

北京低碳清洁能源研究院/国家能源集团首席专家、复旦大学兼职教授、博士生导师 钟大龙

再次感谢各位嘉宾的莅临。除了前台的嘉宾以外,也要感谢在座的每一位产业伙伴,尤其感谢还有二十余位来自天南海北各高校和科研院所的老师们,他们坐在第二排的中间位置,各位老师,感谢你们,你们辛苦了。

下面正式开始本次的峰会论坛。首先,我们有请王震宇总为大家做开幕致辞,有请王总。

王震宇:尊敬的各位来宾、伙伴大家下午好!非常荣幸能与各位行业精英、专家学者、产业链伙伴相聚在BOE IPC 2026钙钛矿光伏论坛,感谢大家的出席。过去一年钙钛矿光伏技术从实验室走向产业步伐,比大多数人预想的更快,钙钛矿行业正式迈入了以GW级产能布局为标志的规模化量产新周期。多条GW级产线相继落地,大面积钙钛矿晶硅叠层组件效率首次突破30%。行业竞争的重心已从谁的效率更高,转向谁能在效率稳定性,良率和成本之间找到最优解,这是一个重要的产业转折。技术攻关仍在继续,但真正决定未来的是全产业链系统性工程能力与协同效率。

2024年BOE IPC大会上京东方正式发布第N曲线理论,钙钛矿光伏作为其中的高潜赛道,承载着我们对技术创新的执着追求。两年过去,我想和大家分享三组进展。

第一技术平台全线打通,刚性、柔性,叠层,弱光四大技术路线并行开发,从手套箱到中试线,全工艺流程已经拉齐,组件效率实现四项世界纪录,稍后在技术报告中会详细呈现。

第二户外实证迈出关键一步。今年四月,钙钛矿户外实证基地正式投运,下半年将在漠河、吐鲁番、银川开展极端环境测试,从实验室到户外,从标准环境到极端气候,这是走向真实应用必须跨越的台阶。

第三应用场景的拓展全面展开,钙钛矿技术正从单一场景走向多元落地,我们已同步推进其在建筑一体化、车载光伏、户外便携、弱光环境乃至电站等场景的商业化落地推广,同时我们已布局钙钛矿在航天场景适配性验证。

回望这一年京东方在钙钛矿赛道上推进是扎实的,有章法的,我们追求不是短期突破,而是用显示产业近三十年来积累的精密制造能力,一步一个脚印,搭建从研发到量产能力体系,我们也清醒地认识到钙钛矿光伏产业化仍然面临大面积均匀性、长期稳定性等挑战。这些问题的解决需要材料科学的持续突破,需要装备制造的协同创新,需要应用场景不断拓展,更需要产业链上下游的协同创新,这正是我们今天汇聚于此的原因

2026年是钙钛矿产业化的攻坚之年,也是破局之年。政策在推动,市场在期待,技术在演进,接下来时间属于在座每一位,我们期待各位最真实的判断、最坦诚的建议,无论是技术瓶颈剖析,还是对应用场景的探索,都将为产业前行提供有价值的参考。

最后预祝本次BOE IPC 2026钙钛矿光伏论坛圆满成功,愿各位交流中有所启发,合作中有所收获,谢谢大家!

郭磊:感谢王总,请王总落座休息。

王总作为我们集团领导也是我们钙钛矿光伏事业大家长,这三年来倾注很多心血,也见证了我们京东方钙钛矿光伏事业的快速发展。说到这,相信很多伙伴们都关心我们产业化进展到底如何了,我们针对产业化会怎么做,下面就有请来自合肥京东方光能科技有限公司副总经理张然先生为大家带来第一个主旨报告,报告题目是:《从技术记录到产业现实:钙钛矿的产业化实践探索》。欢迎张然总。

张然:尊敬的各位来宾、各位产业伙伴大家好!我是京东方钙钛矿的张然,今天受公司委托下面将由我为大家分享一下京东方钙钛矿在产业化道路上一些工作和一些感悟。

谈到钙钛矿大家都有所了解,近几年钙钛矿这个词可以说是光伏圈乃至整个新能源圈子里面非常炙手可热的流量明星。每当我们打开行业媒体,我们每隔一段时间都能刷到一条又一条的效率纪录,哪一个企业,哪一个科研机构又创造一个惊人的行业纪录。我们很多产业人在一起会聊,我们要清醒地问自己一个问题,我们这一条一条,一项又一项世界纪录、行业纪录,距离我们真正把产品做出来、卖出去、赚到钱还有多久,还要做哪些工作。

今天我们就围绕这个话题来好好深入探讨交流一下,也欢迎大家多多交流指正。下面开始我的报告。

我们来看一下目前钙钛矿整个行业产业化进展如何?

大屏幕展示的数据是整个行业公布的一些公开数据。近几年来我们可以看到效率方面,不管是单结还是叠层是实验室尺寸还是平米及以上的尺寸,效率都在快速攀升。在寿命的认证方面,IEC标准已经成为头部钙钛矿企业的标配,在产能释放方面,在产能建设方面,我们知道各家企业GW级产线都在摩拳擦掌、呼之欲出。市场方面可以看到,除了示范性电站,示范项目陆续上马,陆续开始实证,还能看到很多企业已经在一些钙钛矿细分场景上开始商业化尝试。总的来说我们钙钛矿从技术破局一步步如何发展到商业化、产业化,这个路径是非常清晰的。而且,这个步骤、步伐是加快的,我们市场对于钙钛矿这项技术,这个产品的认知也是越来越加强的。那我们也要清醒有一个认知,我们实验室的数据效率纪录不等于户外的实际表现。小面积能够做得出来,做得好,不等于大尺寸,面积放大之后,规模上量之后能够做得好。

我们的效率纪录,我们一项项世界纪录不等于市场真正的认可,我们可以回顾整个光伏技术、光伏行业发展,哪怕不是光伏,任何一项新的技术,一项硬科技,从0—1,从发展到成熟一定有一个绕不开的必经之路,要逐步攻克几个大难关,第一科学认证可行,第二大规模制造可行,第三市场认可,第四整个产业链商业闭环。

第一我们看科学可行。它解决是原理问题,产品能不能真正做得出来,那大家都知道,在目前这个阶段,我们整个钙钛矿行业都已经在这个阶段交出一份很不错的答卷。

第二个阶段大规模制造验证可行。我们把小尺寸放大会带来很多难题,这里面需要做钙钛矿同仁们有很多硬实力,还有一些不容易被发展的软实力,这恰恰是最容易被低估的,比如产量规模放大,生产面积放大,它产品一致性如何保证,批次间的稳定性如何保证,成本控制良率控制如何做到极致,这些都是行业同仁们共同要面临的问题,是行业难题。

第三验证市场可行。客户绝对不会为我们纸面实验室记录去买单,客户要的是什么?他要的是真真正正问题解决,真真正正实实在在地提供价值。

第四整个产业链的商业化闭环。当我们的材料供应、设备供应配套相对完善,产品在市场端得到一定认证,整个市场逐步打开,产量规模逐步上量,那个时候我们才可以说钙钛矿产业化已经初具规模,初具雏形。

我们再往下看,我们来分享一下京东方钙钛矿在产业化道路上一些思考和一些我们的进展。

其实我们的逻辑非常朴素也比较简单,就是以市场需求为牵引,以商业闭环为目标,这是我们最直白一个逻辑,如何做到市场可行,商业逻辑闭环。我们现在正在从以下几个方面研发、工程、实证验证、商业闭环四个方面去寻求突破。

大家可以看到,在技术方面我们有三大技术平台,比如说手套箱是我们的科研平台,300cm×300cm的实验线是把工艺跑通的平台,还有1.2m×2.4m的大产线,这条产线一边在做尺寸放大的科研工作,同时也在完成一定量客户交付。我们可以看到大屏幕左半部分,京东方钙钛矿2025年年底创造一些效率认证纪录,也是取得行业面积最大,效率最高,功率最高的成绩,大家知道效率认证往往会去拿冠军效率去认证,产品最高效率去认证。再看大屏幕右边,这些数据包括刚性大组件、柔性大组件、弱光产品,上面标的参数是目前京东方钙钛矿可以实实在在给客户交付的水平。就拿柔性组件来举例子,去年2025年年底我们认证效率纪录是16.6%,但是目前我们已经可以给客户稳定产出、稳定交付的平均效率已经可以做到16%以上。所以说大家知道京东方钙钛矿在做什么,我们很执着很认真做一件事,努力把一个个效率纪录、性能纪录,转变为可给客户稳定交付的现实,努力缩短我们交付水平和冠军水平之间的差距。

关于寿命行业认证,现在京东方组件包括大尺寸,已经通过了行业的标准IEC认证,这个不是我们目标,我们又给自己提很多更加严苛测试项目和测试标准,同时也在做大量户外真实实证的测试。背后的原因是什么?为什么给自己提出这么多严苛的要求,核心原因是我们要对市场、对客户、对产品负责,京东方钙钛矿想做的,希望追求去做的,就是有寿命的高效率产品。

为了更好地支撑我们技术快速迭代,我们把京东方经过多年去积累AI能力全面导入我们京东方钙钛矿研发和生产制造端。首先在我们手套箱科研平台上,我们导入了高通量AI+,不仅大大提升我们实验速度、实验通量,缩短实验周期,更重要是我们通过AI大模型建立和完善逐步去学习,给我们科研人员很好提供指引的方向,减少很多弯路。

另一方面生产端在1.2m×2.4m大线上导入了智能制造AI+,比如缺陷自动识别、过程参数自动监控和分析,预测性自动报警,这些都是我们通过这些手段来促成我们尺寸放大、规模放大、工程化进步。当然我们坚信制造+AI是一个非常正确,是难而正确一条路,有很多困难。我们整个生产过程中我们监控的参数、测量的标准还在完善中,这是整个行业做工程化,大量生产所要面临共通的难题。

很多行业的友人,很多同仁们都会聊,都会问,京东方做钙钛矿你们的优势到底是什么?是不是作为一个行业头部的面板大厂,把你们在显示积累的设备、人才、材料导入到钙钛矿就能做好?我有一个更加贴切的一个理解,分几个方面。

第一京东方它积累几十年产业化、工程化的基因。这个基因是多维度的,正是这种刻在骨子里内在产业化基因帮助我们去促进整个钙钛矿行业的产业化进程。

第二我们在显示级、千亿级企业里面,万亿级市场里面经过很长时间去淬炼出的智能化、高效的生产交付和健全的体系。大家可以看到我们右边列了近期性能提升的数据,包括过程管控中目前做到的水平,正是比较健全的智能制造可交付可生产体系,帮助实现工程化、规模化。

还有一点很重要,在钙钛矿发展过程中一定不是闭门造车的过程,各家重复造轮子完全没有必要。我们举几个案例,在封装玻璃、导电玻璃的研发方面,在新材料新设备的设计迭代方面,在很多行业难题、行业课题解决方面,我们都在联合行业非常优秀的伙伴们给我们共同去检讨,共同去寻求突破。

说到底,我们认为技术的快速迭代,最终还是要回归到应用场景。我们开放列出来京东方钙钛矿在各个市场领域,各个场景下正在解决和已经解决一些问题,行业痛点、客户痛点,包含建筑光伏、柔性光伏、电站和消费类。我们坚信一项技术它的价值真正地体现,一定是要看这项技术为客户解决什么问题,提供什么价值?

介绍了技术方面,有了这些技术支撑,我再给大家报告一下目前京东方钙钛矿市场方面一些进展和布局。

首先是BIPV建筑光伏一体化和电站市场,这两大范围是未来钙钛矿光伏的两大市场。目前在这两块我们主要在做的就是以户外实证和标杆示范为主,两方面,一方面通过实证和标杆示范收集大量数据,分析失效模式,解决实际应用中的问题。同时,我们也在帮助客户,我们一直强调与客户的合作要实现双赢或多方共赢。在实证过程中,我们也在帮客户考虑如何解决他遇到的一些问题,如何解决一些行业遇到的问题。

下面介绍的就是我们BIPV一些产品的展示,一些应用的场景。我们现在京东方钙钛矿有一套非常完备的BIPV的团队,我们内部的要求是要做光伏行业的建筑专家,建筑行业的光伏专家。所以说大家可以看,我们做出来建材的光伏产品,要保证建材的安全性能和光伏发电性能,这是最基本要求,同时我们现在跟客户频繁去打磨,还要求我们产品具备很高的美学要求、可集成化、安装便利性。所以我们做BIPV需要为市场客户提供一整套解决方案。

第二大市场是刚才谈到的电站。电站是整个光伏行业和钙钛矿行业锚定的一个必然方向,这是未来的一个巨大市场。现在我们一方面做研发技术迭代,一方面做大量户外实证。电站方面正在从三个维度进行布局。第一我们厂内内部实证测试,大家知道京东方在全国各地有着多条生产线工厂,这就是得天独厚给到我们可以做实证的机会和资源,这是一方面。第二方面我们也在积极去跟第三方,在第三方各个实证基地里面去加入我们产品,刚才提到极寒气候,干热沙尘气候,包括高原地区的高辐照、大温差的区域,真实测试钙钛矿的性能表现。第三部分,我们在布局的是外部客户的示范电站。这部分我们首推的是叠层技术,以叠层技术在电站领域如何实现商业化为目标,倒推出技术目标,推进京东方钙钛矿的技术迭代。

刚才谈到为什么一直想跟客户多方共赢,京东方做电站的组件,没有只是看组件端情况,我们更多会站在一个产业角度去看,如何能够帮助业主,帮助客户去解决一些问题。比如说电站安装遇到的问题,电力系统设计的问题,包括未来电站运维的问题。

那前面讲了实证和标杆一些市场,下面讲一下差异化市场。我们不应该只盯着和传统光伏竞争的红海市场,虽然很大,但还需要时间。我们现在要做的是在当下阶段去充分发挥钙钛矿本身的特性,比如说可以弯曲、轻薄、柔性,以及在弱光下、室内光下发电,充分发挥这些特性来深挖细分市场,这是一个蓝海市场。

主要就是柔性和弱光两个方向,可以看到这部分,我们可以很好地显示一些技术,显示knowhow集成到产品设计和表现上。比如柔性方面,我们充分借鉴了OLED折叠屏柔性屏幕的技术,很好地改善了柔性光伏的弯曲应力。我们利用在显示领域积累多年的真空镀膜技术,与供应商共创,提升膜材性能。在弱光方面,我们借鉴了显示的内封装技术、窄边框技术,很好地落实到产品端。

这一页钙钛矿光伏的弱光场景,现在给客户提供的就是低功耗显示一些光伏配套,给它实现永远不需要人工维护,不需要插电,不需要换电池解决这些痛点。还包括物联网器件,一些智能门锁等这是弱光场景。另一个目前正在追求商业化场景就是柔性,中间动图是我们最新的柔性超薄大尺寸产品产出的状态。这些产品用我们之前寇总提的要求,就是争取能够像皮肤一样贴在客户的产品表面去给它供电。我们现在主要推的几个场景包括户外贴附场景,主要在车载箱体上做文章。第二充分发挥它轻薄特性做户外的便携光伏。

分享到这里大家可能会说,说得很好,钙钛矿产业化路径很清晰,长期做什么,短期做什么,但是还有很多难题,这些难题怎么解?我们京东方钙钛矿一直推崇的态度和思路,要产业去协同,去共赢。总的来说可以总结三个词。技术共创、标准共建、项目共赢,这是我们一直秉承的原则。

这个报告的最后,我还是想引用一个京东方一句企业文化,京东方在产业化的道路上奋斗几十年,每一个京东方人的内心都怀揣着三颗心。

第一是感恩之心。感恩我们产业链的伙伴,感恩我们的客户,和我们一起陪伴着钙钛矿这项技术从0—1逐步去推进产业化的整个过程。

第二是敬畏之心。敬畏之心敬畏的是什么,我们敬畏的是客观道理、行业规则、客观规律,我们不会轻易被漂亮纸面数据搞得头昏脑涨,我们非常清楚做一项技术产业化没有捷径,需要一步一个脚印去奋斗,去落实。

第三是超越之心,钙钛矿这项技术为什么在整个行业乃至全球都被大家寄予厚望,因为打破超越传统光伏天花板,有着非常大的潜力。所以我们钙钛矿人要怀揣着一颗敢于想象,敢于超越的心。

经过我刚才分享相信大家有比较多了解,钙钛矿产业化路径非常清晰,这条路径就摆在我们行业的每一个人的面前,京东方钙钛矿也愿意敞开大门,非常真诚和各位产业链伙伴们一起去促进去推动钙钛矿这项技术,让他从一项很牛的技术一步步成为一系列很牛的产品。

我的分享到此结束,感谢大家。

郭磊:感谢张总。张总报告可以说非常全面深刻地给大家回答了京东方在钙钛矿产业化这条路上会怎么干?商业闭环就是我们核心逻辑,再次感谢张总,我们会继续在钙钛矿道路上贡献京东方自己一份力量。

郭磊:钙钛矿产业化面临最大的问题就是稳定性,稳定性解决一定要从科学机理角度去讲,今天再次请到深耕钙钛矿光伏稳定性研究的学术大咖,来自于北京大学的周欢萍老师,下面有请周老师上台,给大家带来的“稳定高效钙钛矿光伏及空天应用探索”。

周欢萍:各位领导、各位嘉宾、各位新老朋友,大家下午好。非常荣幸郭总再次给我这样一个宝贵的机会。作为合作伙伴,我想回答郭总给我的命题作文,以及刚才嘉宾介绍的稳定性问题。所以我今天的报告题目是《稳定高效钙钛矿光伏及空天应用探索》。

大家对光伏并不陌生,1839年贝克勒尔提出了光伏效应,至今不到200年。而有趣的是,第一个光伏效应出现的那一年,恰好是钙钛矿这种矿石被发现的同一年,也许冥冥之中钙钛矿非常适合做光伏。回顾一代代光伏材料和技术的发展,晶硅具有非常高的效率,但产业链长、能耗高;第二代薄膜电池也有很多优点,但伴随稀有金属或成本高的问题;第三代光伏技术以钙钛矿为代表,效率高、成本低、工艺简单、能耗低,但电池寿命急需提高。

钙钛矿光伏的几大优势包括高光效、低成本、可柔性、弱光效率高。上午与郭总沟通时,发现他们正在可柔性和弱光效率高的场景下进行产业化尝试。然而,钙钛矿材料和器件存在不稳定性的关键挑战。从我的理解来看,并非钙钛矿结构本身不稳定,而是源自于杂化钙钛矿材料或金属卤化物钙钛矿材料的不稳定性。它主要由软离子构成,各离子之间的相互作用是离子键合特性及范德华力。晶体具有低的形成能和晶格能,因此反应活性较高、离子容易迁移、缺陷密度较高、载流子行为复杂。

从TCO到电荷传输层到钙钛矿,再到传输层和电极,在水氧光热电及相邻层存在的条件下,材料和器件会发生降解。从热力学角度看,存在热分解的化学反应;从动力学角度看,存在离子迁移、相变偏析、金属扩散、应力分层等问题。相对于晶硅,钙钛矿器件的效率和成本未来可以比拟甚至更低,但目前户外验证的寿命大约为一年。虽然预测寿命可能超过10到15年,但我们认为这样的寿命还需要进一步提升。

我们也从传统的光伏行业稳定性,跟稳定性相关老化机制,我们会提出来关键老化因素与加速老化模型。针对钙钛矿电池,非常关键的是高温MPPT,以及水氧模型和光照模型在UV条件下的衰减情况。以下我将从几个方面梳理学术界的进展。

从湿热稳定性角度看,目前整个小面积电池基本可以将稳定性提升到T95大于1000小时。通过界面钝化、二维三维异质结构、致密无机电子传输层、二维阻挡层等方法。领域内已实现在不加封装条件下,实现双85在3000小时,T95达到3090小时的稳定性。具体我们来看对于湿热稳定性,我们梳理关键的湿效机制,一方面是水氧诱导的相变,另一方面是钙钛矿的热分解。在水氧诱导相变过程中,许多研究者做了大量精彩的工作,比如用长链脂肪胺介导二维钝化增强水氧阻隔能力,通过聚合物实现有效内封装。右边展示的是我们的一项工作,通过在钙钛矿材料中引入强静电相互作用提升水氧稳定性,通过封装可实现双85在1000小时保持100%的效率。最右边是同时加双85和MPPT的运行稳定性,可实现1900小时保持87%的效率,主要策略是在钙钛矿内部通过多氢键位点增强骨架强度。

另一个稳定性,也是大家特别关注的稳定性,高温运行稳定性的研究进展。在过去6、7年时间大家越来越关注这个问题,比如早期人们通过离子液体加入到钙钛矿材料内,可以实现75℃ MPPT下T95达到1000多小时;后续改进空穴传输层,将早期Spiro-OMe TAD改变。进一步发现在钙钛矿上部做类钙钛矿异质结,也可实现85℃非常好的MPPT稳定性。我们课题组去年发表的工作,通过非合金化的FAPbI3体系,实现了85℃ MPPT下1000小时衰减约1%。近期上海交大利用AI辅助优化材料和界面,可实现100℃ MPPT下T97达到1000小时。我们最近在更长时间内可实现T98达到2000小时,并且进一步做了85℃ MPPT,可实现约3000小时保持98.5%的效率。高温运行稳定性覆盖了多重老化机制,包括光照、偏压,以及光照带来的热量。在光照和电场驱动下,存在离子迁移、组分偏析、组分分解、相变界面反应、电极扩散等物理化学过程。

根据阿伦尼乌斯公式,衰减速度与活化能、温度密切相关。温度升高会加速上述物理化学过程,因此高温MPPT与开路光稳下的稳定性与实际工况高度相关,有助于加速区分不同材料体系的稳定性。针对高温运行稳定性,关键失效机制包括组分降解与化学副反应,以及跨界面碘离子迁移。在组分降解方面,我们开发的本征稳定非合金化钙钛矿,从根源上解决了组分分解与偏析问题。研究者也开发了高pKa添加剂以阻断去质子化及后续亲和反应路径,提升开路光稳下的稳定性。另一方面,在跨界面碘离子迁移方面,我们课题组开发了单层致密硫化钼插层,通过物理方式阻挡离子迁移。此外,人们通过密集氢键网络及多位点配位锚定离子,这些位点具有多重作用,可实现更好的器件稳定性。

其他失效机制还包括传输层降解。比如通过离子耦合聚合物HTL避免锂离子和碘离子迁移;通过烷氧硅烷锚定官能团抑制SAM层的脱附和扩散。除了传输层降解,界面接触或电极也会带来降解。比如聚合物HTL的功函数在温度变化过程中可能比氧化物更稳定,因此高温下接触类型相对稳定。从电极角度,我们课题组开发了钼电极,它在物理化学性质上都非常稳定;华中科技大学开发了钼电极来隔绝物理扩散与化学反应。

除上述三类稳定性外,还有紫外稳定性。领域内关键进展主要集中在空穴传输层或SAM材料上。例如通过共轭稳定SAM材料,通过ETCZ强键合分子实现了户外几十天无衰减;通过聚合SAM材料,这也是目前领域内应用较多的方法。通过共轭与致密组装的SAM材料,以及北大另一位老师开发的多位点锚定聚合物,可实现更好的紫外稳定性。

举两个例子,我们认为这个紫外稳定性关键提升策略可以从抑制有机传输层分解,比如说左边这一款材料通过聚合化的SAM分子,这一款通过强在SAM分子上做了多重改进,通过让SAM形成共轭基团,更不容易质子化,组装更致密。右边不仅是针对SAM改进传输层,通过强键合的ETCZ接触提升钙钛矿埋底界面晶体质量,利用SAM分子上的基团与钙钛矿相互作用,抑制缺陷诱导的离子迁移与晶格坍塌。

接下来钙钛矿模组稳定的研究进展,这个模组的进展也是在迅猛发展当中,早期模组稳定性是在55℃一个条件下,实现了大于1万小时无性能损失。这个温度可能不够,最近大家在开发,像刚才介绍到的,在双85条件下结合MPPT来实现1900小时保持97%的效率。人们开发60—65℃ MPPT,目前也可以实现在7200平方厘米面积上实现大于97%的保有率。我们最近报道了一项工作,通过对钙钛矿表面和划线区进行等离子体钝化,实现了65℃ MPPT下1600小时保有99%的效率。关键失效机制除了小面积高温MPPT稳定性外,大面积钙钛矿薄膜的组分不均会导致子电池性能适配问题。人们开发了通过TAC限制边缘过快挥发与局部富集,协同调控溶剂提取、成核和晶体生长。我们的工作通过钝化上界面及沟道层,实现子电池电流响应与性能的一致性。

在激光划线区,这一块有很大影响,研究者也通过诱导取向晶化,优化脉宽和能量密度。我们的等离子体处理通过亚四氟化碳和亚氧气分别处理P2、P3区同样可以进一步降调激光划线区热影响来实现模组的效率和运行的可靠性。

总体来说,我们对于高温运行稳定性主要的失效机制也跟大家介绍过,提升的措施可能包括组分、配体、阻挡层、抑制金属扩散与挥发组分流失。湿热稳定性主要依靠封装、疏水界面和致密阻挡层。对于紫外稳定性,大家可能更关注是怎么样把空穴传输层做得更好,通过聚合化、共轭化、强锚定、致密化、缺陷钝化来实现更好稳定性。

下面报告一下叠层器件进展,特别以钙钛矿晶硅两节叠层为代表这样一个叠层,可进一步降低热损失和低能光子吸收损失,将晶硅理论效率提高到42%左右。同时可兼容晶硅成套工艺,涂布面积小,有望实现更均匀的涂布。对于晶硅钙钛矿叠层电池,稳定性还存在额外问题,包括宽带隙钙钛矿的相分离、连接层复杂多功能层结构诱发多工况失稳、传输层附近的问题。钙钛矿相对软、晶硅相对硬,热膨胀系数有5倍差异,杨氏模量也有较大差异,会引发子电池热学、力学和电学失配。

对于叠层电池,需要将钙钛矿电池沉积在晶硅表面,金字塔形貌会诱发薄膜质量降低及传输层锚定不均匀的问题,引发失稳。我们关注了几类稳定性,包括高温运行稳定性。叠层电池的稳定性相对单结电池可能有所滞后。早期工作主要集中在40℃、50℃左右MPPT,近期也有研究者可以实现大概85℃ MPPT一个稳定性,我们看NUS,看到苏州大学可以实现大面积85℃ MPPT,实现T93,在1000小时左右。我们最近也通过钙钛矿晶格强化,实现了1平方厘米85摄氏度MPP下2000多小时维持98%效率。

关键提升策略首先与宽带隙钙钛矿的相态稳定有关,领域内构筑了立方向晶核以抑制非均匀成核,提高薄膜稳定性;增强硅衬底与有机组分之间的相互作用,平衡蒸镀工艺中前驱体蒸汽吸附过程。也可以通过界面接触,如传输层分子设计,利用刚性分子提升组装有序性,增强与钙钛矿埋底界面相互作用。通过无铟化复合层设计以及增强传输层锚定,实现快速载流子抽取。关于湿热稳定性研究,早期可通过氟化镁抑制界面复合,通过双重低维钝化。后来通过在金字塔谷底填充氧化硅提升结晶质量,利用埋底键合增强分子锚定,强化分子相互作用。近期NUS开发了共晶混合物抑制有机组分热降解,实现了双85在2000小时5%左右降解。

湿热稳定性一方面水汽诱导钙钛矿分解,需要低维相钝化对表界面保护,包括体相缺陷消除,提升蒸镀工艺钙钛矿结晶度和均匀性;另一方面水汽诱导局域界面失效,可利用纳米材料填充金字塔谷底,实现保形覆盖,抑制水汽渗透诱导的界面降解。对于钙硅叠层,热膨胀系数差异、软硬晶格差异,使热循环热冲击稳定性备受关注。从热循环稳定性研究进展来看,可通过共轭SAM分子设计、双层氧化锡缓释应力(一层致密一层疏松)、pH值调控抑制SAM聚集。近期在座的朱城老师开发了离子液体提升薄膜质量,使热循环稳定性得到大幅提升。

我们课题组通过软硬界面缓冲层设计,在-40至85℃ MPPT柔性钙硅叠层中,通过第三方认证1000次循环保持100%热循环稳定性。主要失效机制包括子电池热和力学适配,比如通过刚性增强分子设计使埋底界面应力缓释,我们的工作通过软硬界面缓冲层构建热弹性梯度界面,缓解应力和晶格畸变。苏州大学开发了双层氧化锡缓冲层,致密加疏松结构,保证电学接触同时增强界面黏附,缓释后续工艺中额外应力。

最近的研究认为温度快速交变会导致钙钛矿晶格积累复杂应变过程,伴随相变并诱发复杂缺陷,导致器件在热冲击中严重失效。天津大学联合北京理工大学的工作引入多功能离子液体添加剂,提升结晶度、抑制相分离及非辐射复合,提升本征晶格稳定性,抑制热冲击失效。

总结一下钙钛矿光伏稳定性提升策略,未来这个材料本质稳定性,从组分到钝化,到大面积均匀性提升到结晶质量提升,界面方面我们最需要做的是阻挡离子迁移,另一方面希望有一定热量条件下是稳定的接触,本身也是一个稳定的传输层分子,不会发生额外化学反应,在热冲击过程中我们希望它的界面黏附性非常好,在稳定器件方面有一系列的内容,除了钙钛矿接触的界面之外,整个器件层面还要设计应力缓冲层、介电层、软硬界面缓冲层、强锚定复合层等。高温运行稳定性、湿热稳定性、紫外稳定性、热循环热冲击稳定性均值得研究,希望未来测试标准更贴近产业实际,通过稳效协同提升组件应用。

最后大概用几分钟时间跟大家汇报一下我们在太空光伏一点探索。我们一直希望能面向空间能源系统做一款新型高比功率光伏方案。截至2026年3月31日,Starlink在轨卫星约9600颗,根据申报数到2035年可能达到10万颗左右,这样体量大概10倍左右增加,从太空算力角度来看,一座就可以达到10兆瓦一个电力的需求,这个规模化与高功率对空间光伏提出新的要求。

与此同时,我们也会看到未来呈现一个单星设计功率不断激增,在轨卫星数量爆发式增长。调研发现电源系统约占卫星造价20%。假设1.6万颗卫星到2030年功率5000瓦、面积30万平方米,按20万元每平米报价,太阳翼总成本达数百亿。因此需要更低成本空天光伏。与此同时,电源系统在卫星系统中重量占比约30%,如果做轻量化是降本关键途径。低成本和轻量化是空天光伏的趋势。

如果再看一下空天光伏,把钙钛矿从地面,我们希望用到太空的时候,需要经历场景更加复杂,比如宽温域热循环-150至120度,AM0光谱紫外更强,原子氧电子辐照。低轨卫星可能1-3年或3-5年就可以形成应用窗口。钙钛矿电池空天光伏应用背景下具有轻质、柔性、高功质比、高缺陷容忍度、耐辐照能力强等优势。在耐辐照方面,我们做了实证研究,发现砷化镓和钙钛矿材料抗辐照能力类似。砷化镓在天上使用多年表现良好,因此我们认为钙钛矿抗辐照能力在空天有非常好应用的潜力。它有低成本与可扩展的制造,关键待解决问题跟地面问题有一定差异,更多我们要解决高低温循环稳定性,不止高低温循环,更多是高低温热冲击稳定性,要解决AM0紫外更强,光热稳定性,我们还要解决热真空多元环境耦合稳定性。从成本、功质比和耐辐照角度,钙钛矿可作为砷化镓电池非常好的补充,特别低轨卫星上可能是大有可为。

我们自己实验室也从器件研制、环境测试、系统匹配和在轨暴露方面开展了一系列工作。北京大学联合北京理工大学和哈尔滨工业大学共同承担一个项目,这个项目目前有三批次样品送到天宫空间站,第一批去年随着天舟9号将钙钛矿太阳能电池首次送至中国空间站;今年我们又送了两批次,今年第一批次将执行大尺寸样品在轨暴露测试,今年第二批次也是首次开展钙硅叠层及铜铟镓硒钙钛矿叠层电池动态服役测试,他们在地面表现还是非常不错的,单结电池最高效率可以达到22%,叠层电池最高效率可以达到30%,送上天最高单结和叠层效率有挺不错的器件效率。

以上就是我的汇报,非常感谢京东方和各位在座的领导老师长期的指导支持,请各位老师批评指正。

郭磊:非常感谢周老师,给我们带来一堂干货满满的学术课,指标令人兴奋。尤其是周老师最新一个研究成果,85℃ MPPT 3000小时几乎不衰减。真的很了不起。

周老师后面介绍了将钙钛矿光伏送到天上,这也是非常了不起的成就。稍后我们有针对航天光伏嘉宾给我们做分享。既然学术界在稳定性已经找到一定的方向,就让我们趁热打铁来一场如何加速钙钛矿产业化的圆桌论坛。

下面有请论坛嘉宾一一上台。

北理工朱城老师、陕师大赵奎老师,中科院新能所逄淑平老师,合肥京东方光能的寇总,赵志国主任一起,钟大龙老师,感谢各位嘉宾。

去年也举办过一次,话题是学术与产业如何协同。过去一年我们也是在去年论坛基础上,按照企业出题,学校接题方式开展很多新的校企合作,今年我们主题就是如何加速产业化的进程。

郭磊:我们以掌声再次感谢各位上台嘉宾分享,本次圆桌论坛环节到此结束。再次感谢各位嘉宾,请各位嘉宾移步台下休息。

刚才跟各位嘉宾在聊的时候我能感觉到各位嘉宾在讨论到钙钛矿技术时候眼中充满对这个技术的热爱,钙钛矿技术就是一个让人着迷的技术,既可以让我们脚踏实地,融入万家灯火,也可以让我们仰望星空,来追求诗和远方。刚才提到太空光伏四个字在过去一年里可以说非常火热,在现有商业航天形式下,太空光伏到底进行到 非常荣幸请到一位嘉宾,我们的本次峰会论坛压轴嘉宾,下面有请来自银河航天科技集团股份有限公司电源系统首席专家 张忠卫博士上台分享,有请张博士,报告的题目是“商业航天背景下的太空光伏技术进展”。

张忠卫:我题目是“商业航天背景下太空光伏技术发展”。我不知道大家对商业航天耳濡目染一直听说这个东西,但它意味着什么?很多人不是太清楚。今年“十五五”开年政府工作报告,已经不说商业航天了。另外取个名字叫卫星互联网。大家知道这意味着什么吗?商业航天大家一看就是航天上干民用的东西赚钱,会带来这个。告诉大家为什么要变成卫星赋能,这是国家战略,因为我们做任何一件事情要做,首先问一下这个行业能干多少年,能干十年、二十年还是三十年能干下去吗?现在商业航天都是亏的,赚钱的很少,不管怎么样,现在卫星互联网行业商业航天也好这是国家战略。

(中间省略)

实际上天上和地下就是环境不同,应用背景不同。我今天郑重地提一个,今天我觉得你们的总经理他的话我最听得进去。钙钛矿你们想一下地面应用背景,比如说消费电子方面,弱光底下能不能发电。你们京东方这么大的企业,能用的先用上去,先赚点钱, 这个最重要。其他的东西一步步来,总体规划分步实施。

今年肯定是产业化元年,“十五五”期间是怎么样呢?能用的比如薄膜砷化镓该上去的上去,硅基的能上去就上去,其他的该研发的研发,该开发开发,能够通过“十五五”的努力能多弄几个,我们都希望有几个高性价比的产品把它用上去。我觉得钙钛矿需要这个5年的努力。

还有一个标准的事情,工信部要推太空光伏标准的项目。产品先做好。

最后我们目标星辰大海,步履坚实向前,谢谢大家。

郭磊:感谢张总非常精彩的演讲,谢谢。张总真的是诠释了我在开场时候讲的那句话,京东方办钙钛矿主打的就是一个真实和有价值。我相信刚才张总在讲的时候,大家都感受到了张总这种真实。张总的报告先是从外部环境切入,给我们回顾了一下国内外航天史的发展,其实重点讲了太空环境的一些特点以及对光伏技术的一个要求,那最后也提了钙钛矿是有广阔的应用潜力,但是还需要时间,它近几年可能还不是主角。就让我们继续心怀梦想,脚踏实地,继续持续地攻关。就像张总后面结束语所提到的“目标是星辰大海,步履坚定前行”。

至此,本次峰会论坛的全部报告都已经发表完毕,再次非常感谢上台的各位嘉宾的真知灼见。那各位钙钛矿的同路人们,其实今年的话是我们京东方第三次举办钙钛矿的峰会论坛。道家有云“一生二,二生三,三生万物”。第一届的时候我们算是种下了一束光,开始了从0到1的探索。第二届的时候呢我们是连接了两条路,技术和产品并进,学术与产业并肩。第三届我们汇聚了三股力量,技术产品和场景应用,商业要闭环,产学用要同频。其实说来也巧啊,ABX3钙钛矿的分子式,天然中就有个3,ABX三位一体,变化无穷。三是临界是协同,更是万物生长的起点。当光照过钙钛矿的时候会产生电流,进而产生出建筑光伏、柔性光伏、车用光伏、室内光伏,再产生出绿色工厂、零碳园区、智慧城市,京东方的屏之物联的战略,也将拥有万物发电的绿色底座。

论坛可以闭幕,但光不会落幕,相聚有终点,但合作没有终点。让我们以三为始,向万物而生,三生万物,向光前行。本次峰会论坛到此闭幕,但我们的行动永不落幕,再次感谢各位嘉宾的陪伴,我们明年再见,谢谢大家。

——结束——

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