西南石油大學新成果突破光伏“天花板”

　　近日，西南石油大學光伏材料與技術科研團隊傳出好消息，最新實驗結果表明，小尺寸超高效疊層太陽能電池光電轉換效率接近35%，大大突破了常規太陽能電池的光電轉換效率。相關論文成果發表于《先進材料》《德國應用化學》和《先進能源材料》等能源領域頂級期刊。

　　高轉換率的關鍵在于硅基異質結技術，該技術解決了光伏產業“卡脖子”技術難題，其中的納晶硅氧薄膜、銅互聯技術達國際領先水平，獲中國可再生能源學會科技進步一等獎。

　　西南石油大學光伏發電項目。圖片來源：西南石油大學，下同

　　走進大山深處的光伏項目

　　三年前，好消息同樣來自于光伏材料與技術科研團隊，西南石油大學首個分布式光伏發電項目建成。該項目采用“自發自用、余電上網”的模式為校內圖書館供能，400塊高效單晶硅光伏組件將太陽能轉化為電能，并輸送給圖書館的各個角落，承擔起21926.6平方米圖書館的照明用電。

　　光與電的華麗轉身時刻在西南石油大學圖書館頂樓上演。截至目前，該項目運行31個月，累計發電51.88萬度，累計收益38.91萬元，實現二氧化碳減排517.27噸。在25年使用周期內，累計發電量將達到330萬度，將產生經濟效益200余萬元，累計減少碳排放量3500噸，真正實現經濟效益與生態效益雙贏。

　　一塊塊光伏板還走進了大山深處。按照四川省委、省政府統一部署和要求，西南石油大學從2016年初開始，承接了對涼山州金陽縣的對口幫扶工作。涼山州金陽縣山高谷深，偏遠村寨和山區的配網基礎薄弱。為了解決這一問題，學校發揮自身科研優勢，想盡一切辦法解決用電難題。西南石油大學光伏材料與技術科研團隊從金陽中學開始試點，將一塊塊光伏板裝上金陽中學的樓頂。

　　金陽中學光伏發電項目于2025年7月啟動建設，11月正式投入使用。截止目前，該項目已累計發電6.08萬度，項目預計年發電量達17.07萬度，年收益8.88萬元左右。

　　不僅如此，光伏發電基地還成為了校園內鮮活的實踐課堂。

　　“老師，光是如何轉化為電的呢?”“因為光不僅能照亮世界，它還帶著能量……”金陽中學的科學老師趙佳奎正在金陽中學屋頂給同學們帶來一場生動的科普活動，幫助同學們了解清潔能源，為他們種下一顆能源報國的種子。

　　不僅是西南石油大學和金陽中學，這塊小小的光伏發電板還走向了祖國的最需要的地方。據統計，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轉化，將實驗室成果轉化為可量產的產品或服務。

　　金陽中學光伏基地

　　成果轉化反哺科技創新

　　團隊實現科技創新是成果轉化反哺科學研究的生動探索。正當光伏技術的成果轉化如火如荼地進行著，西南石油大學光伏產業技術研究院副院長、團隊負責人章文峰卻陷入了沉思。科研成果轉化更多的是利用原本的技術因地制宜，但是想要進一步提高轉換率，讓光伏產業真正遍地開花，更應該推動光伏產業技術創新。

　　團隊反復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%的光電轉換效率極限。技術天花板已經達到，下一步光伏要如何突圍？”

　　推理、測試、再推翻重來……技術瓶頸并非行業發展的“終局”，反而是團隊從“同質化規模競爭”向“差異化價值競爭”轉型的催化劑。團隊成員沒有停下腳步，29.4%是材料的極限，但不應該是光伏的極限。

　　單一材料的路走不通了，那就攻關疊層太陽能電池。目前，市面上常用的太陽能電池的材料以鈣鈦礦和晶硅為主，但是兩種材料各有優勢。如何將兩種材料的優勢結合起來，提高光電轉換率，實現光伏技術降本增效？

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

　　通過反復實驗，團隊將寬帶隙鈣鈦礦頂電池與窄帶隙晶硅異質結底電池上下串聯，讓鈣鈦礦先吸收并轉化短波長光、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，其光電轉換效率能夠接近35%，突破了單結電池理論效率的極限，處于行業先進水平。

　　西南石油大學新能源與材料學院黨委書記王平表示，科技成果轉化反哺科研是打通產學研用全鏈條、培育新質生產力的核心路徑。在“雙碳”背景下，學院將以高質量黨建引領高質量發展，緊扣“十五五”能源領域科技創新重點任務，聚焦光伏、氫能等優勢方向，助力國家建設清潔低碳安全高效的新型能源體系。

　　相關論文信息：

　　https://doi.org/10.1002/anie.202504237

　　https://doi.org/10.1002/adma.202501961

　　https://doi.org/10.1002/aenm.202503565