编者按 基础研究是科技创新的源头，成果转化是科技创新价值实现的重要环节。近年来，南京大学坚持以基础研究为根、以创造技术为桥、以成果转化为径，推动科学发现、技术发明、工程验证和产业应用贯通衔接。“南大科研”推出“从科学最深处到产业最前沿——南京大学科技创新成果巡礼”系列报道，讲述从科学问题提出、原创成果突破到技术验证和产业应用的南大故事。本期为“奔赴产业创新前沿”系列，走进谭海仁教授团队与仁烁光能，看新型钙钛矿光伏技术如何从效率纪录走向生产线和实证电站。
在苏州常熟，一块1.2米×0.6米的深色钙钛矿光伏组件从产线上缓缓走下。它看上去与寻常光伏组件无异，却来自一条仍在开拓中的技术路线。几年前，这类器件还多是实验室里的小面积样品；如今，团队一面推进平米级单结组件的绿色制造和可靠性验证，一面把两层不同带隙的钙钛矿“叠”起来，向更高效率、更大面积推进。把阳光利用得更充分，也把器件从指甲盖大小做到可制造、可验证、可应用，是南京大学谭海仁团队与仁烁光能共同回答的一道题。
两层电池叠起来，一束阳光分着用
在标准太阳光照条件下，单结太阳能电池的理论效率极限约为33%，高能光子超出材料带隙的能量主要以热的形式损失。叠层电池的思路是“分工”：把两种带隙不同的吸光材料上下叠放、各取所需，理论效率上限可提高到45%左右。在各种组合中，上下两层都使用钙钛矿的全钙钛矿叠层被认为兼具高效率与低成本潜力，两层薄膜均可采用溶液加工等方式制备。
谭海仁出生的村庄，直到他10岁时才通电。让清洁而便宜的电到达更多人，成为他日后选择光伏研究的重要初心。2018年，他结束在加拿大多伦多大学的博士后研究，加入南京大学现代工程与应用科学学院。此后，团队把技术路线上的难题逐个拆解：2019年提出新型隧穿结结构，改善两个子电池之间的连接；2020年实现窄带隙钙钛矿的结晶生长调控；2022年发展晶粒表面缺陷钝化方法，认证效率达26.4%，首次超过当时单结钙钛矿电池的最高认证效率；2023年设计3D/3D双层钙钛矿异质结，认证效率达28.0%，超过当时晶硅单结太阳能电池的最高认证效率；2025年，偶极钝化策略又将认证稳态效率推至30.1%，使多晶薄膜太阳能电池首次站上30%台阶。团队研制的叠层电池相关效率纪录十余次被国际权威的《太阳电池世界纪录效率表》收录，系列成果入选2022年度“中国科学十大进展”。这一路攻关得到国家重点研发计划、国家杰出青年科学基金等项目资助，固体微结构物理全国重点实验室等平台提供了重要支撑。
实验室工艺，要过工厂这一关
在实验室，制备钙钛矿薄膜的经典方法是旋涂：滴入前驱体溶液，靠高速旋转形成均匀薄膜。这一方法适合小面积样品，一旦放大，薄膜均匀性和器件一致性就会面临挑战。窄带隙铅锡钙钛矿尤其难以控制：结晶快、成膜时间窗口短，溶剂挥发不均还会让薄膜边缘率先“变质”。“基础研究必须带着产业视角解题。”谭海仁说。2022年，团队以刮涂印刷、真空沉积等可放大工艺替代旋涂，在国际上首次制备出全钙钛矿叠层组件，认证稳态效率达21.7%，为这条路线画出通往量产的第一张工艺路线图；2024年，团队通过两性离子缓冲剂调控结晶并钝化埋底界面，将20.25平方厘米组件的认证效率提升至24.5%；2026年6月，团队联合仁烁光能产业化研究团队与南京大学化学学院王元元教授课题组，研制出65平方厘米全钙钛矿叠层组件，经日本电气安全和环境技术实验室（JET）认证的转换效率达26.2%，刷新该面积等级世界纪录，相关成果发表于《自然》。
与全钙钛矿叠层组件的放大并行，团队还把单结钙钛矿组件推向平方米级。2025年，团队与企业联合开发含生物质来源溶剂的绿色溶剂体系，并提出“溶剂限制边缘保护”策略，使1.2米×0.6米的钙钛矿薄膜可以在空气环境中均匀制备。由此制成的0.72平方米组件，全面积稳态效率17.2%经美国国家可再生能源实验室（NREL）认证，并通过德国莱茵TÜV的IEC 61215全序列可靠性测试。成果发表于《科学》。
从几平方厘米到平方米级，工艺放大的每一步，都在为生产线解决一个具体问题。
产学研，写在论文作者栏里
2021年12月，谭海仁通过科技成果转化创立仁烁光能；此后，公司在常熟建设研发与生产基地。在成果转化起步阶段，南京大学科研院提供早期培育支持，配备技术经理人持续跟踪，并协助团队设计转化方案。2022年，全球首条10兆瓦级全钙钛矿叠层研发中试线建成；2023年，南京大学与企业共建钙钛矿光伏校企联合实验室，推动基础研究与工业线验证协同迭代；2024年1月，一条完全自主设计、设备构成100%国产化的150兆瓦钙钛矿组件产线竣工投产，投产时为行业产能最大的同类项目。该产线以单结组件产业化为先导；按项目竣工时披露的规划，后续将升级生产全钙钛矿叠层组件。
0.72平方米单结商用组件的全面积稳态效率17.2%经NREL认证，并被《太阳电池世界纪录效率表》收录；此后，同尺寸组件经TÜV南德认证，全面积效率达22%、输出功率158.4瓦。产品先后通过德国莱茵TÜV IEC 61215/61730全序列测试，并取得美国UL、中国CQC、日本JP-AC等认证或许可，也开始进入分布式屋顶、光储充车棚和建筑光伏一体化等示范场景。新华社披露的屋顶电站实测记录覆盖2024年10月至2025年11月，显示产品已进入一年以上的户外验证阶段。
更关键的检验来自真实电站。2026年2月，采用仁烁光能标准组件的连云港徐圩新区1兆瓦钙钛矿实证电站并网运行。根据江苏方洋新能源投资有限公司披露的2月25日至6月30日运行数据，电站累计发电58.47万千瓦时；同站对比中，钙钛矿组件单位发电量阶段性优于N型、P型晶硅组件，阴天工况下较N型组件的发电增益最高达15%。四个月的数据尚不足以回答长期寿命问题，却意味着这项技术已开始在高盐雾、高湿度的沿海环境中接受规模化检验。
产学研的衔接，也写在论文作者栏里。2025年发表于《科学》的绿色制备成果，共同第一作者是南京大学在读博士生王银科与仁烁光能研发总监刘晔、技术总监罗昕； 2022年以第一作者身份在《科学》报道首个全钙钛矿叠层组件的博士生肖科，此后在博士后阶段深度参与企业研发，现已在南京大学先进制造学院任教，并继续参与校企联合攻关。“学界出题、产研解题、企业答题”，谭海仁这样概括这套机制。
产品导入期的攀登
柔性，是钙钛矿光伏相较刚性晶硅组件的另一张牌。2025年，团队与企业联合研制的0.049平方厘米柔性全钙钛矿叠层电池效率达27.5%，20.26平方厘米柔性叠层组件认证效率达23.0%，双双刷新同类器件的世界纪录；组件在10毫米弯曲半径下经受1万次弯折后，仍保持初始效率的97%以上，同年的柔性组件研究中，企业只用不到一个月，就把实验室的动态结晶控制技术转移到工业级狭缝涂布设备上。为光伏建筑一体化、移动能源等轻质曲面场景的后续工程验证提供了技术基础。
前景可期，分寸仍在。谭海仁在公开场合坦言，钙钛矿光伏市场仍处于产品导入期；长期稳定性、良率与大规模量产，仍是全行业需要持续攻关的课题。从10兆瓦研发中试线、150兆瓦量产线，到2025年启动建设的GW级产线项目，这家从高校实验室走出的企业，正沿着基础研究突破、中试放大、产业验证的路径，把纪录榜上的数字一步步铺到生产线和实证电站。“科技创新不能‘关起门来搞’，产业创新也不能‘摸着石头过河’。”谭海仁说。
成果档案
人物：谭海仁，南京大学现代工程与应用科学学院教授，国家重点研发计划项目首席科学家、国家杰出青年科学基金及中国青年五四奖章获得者
方向：新型光伏材料与器件研究
代表成果：全钙钛矿叠层电池认证稳态效率30.1%；65平方厘米叠层组件26.2%；20.26平方厘米柔性叠层组件23.0%；0.72平方米单结组件全面积效率22%（TÜV南德认证）
影响：系列成果发表于《科学》《自然》《自然·能源》《自然·光子学》等，入选2022年度“中国科学十大进展”
企业名片
名称：仁烁光能（苏州）有限公司
定位：2021年由谭海仁团队通过科技成果转化创立，2022年落户常熟，聚焦钙钛矿光伏电池与组件研发制造
产线：建成全球首条10兆瓦级全钙钛矿叠层研发中试线和完全自主设计的150兆瓦组件产线，2025年启动GW级项目
进展：0.72平方米单结组件全面积稳态效率17.2%经NREL认证、全面积效率22%经TÜV南德认证；产品通过TÜV IEC 61215/61730全序列测试，已进入BIPV及兆瓦级实证电站等场景
协同：2023年与南京大学共建钙钛矿光伏校企联合实验室
来源：谭海仁教授团队 科学技术研究院
责编：王霏皓
