近日，硕士生王睿骁研究成果发表在国际太阳能权威期刊《Solar Energy Materials and Solar Cells》。该研究针对双端结构单片叠层太阳能电池（TSC）的研究取得重要进展。研究团队通过创新的光谱模拟与优化方法，成功解决了实际工作光谱与标准光谱差异导致的效率损耗问题，使电池效率与年输出能量密度实现显著提升，为太阳能电池的实际应用优化提供了关键技术支撑。

据了解，叠层太阳能电池的核心性能依赖于顶部与底部子电池的光谱合理划分及电流匹配。长期以来，行业内普遍以 AM1.5G 标准光谱为基础开展光伏特性研究，但在实际应用中，不同季节、不同区域的入射光谱与标准光谱存在明显差异，这一 “光谱失配” 问题严重制约了电池的实际效率发挥。

为破解这一难题，研究团队创新性地将传输矩阵法与全局搜索算法相结合，构建了一套覆盖标准光谱与实际光谱的性能模拟优化体系。通过大量模拟计算，团队首先明确了 AM1.5G 标准光谱下的最优参数：顶部子电池钙钛矿吸收层的带隙需控制在 1.68eV，厚度设定为 466nm，此时电池可实现最高效率。

更关键的是，研究团队并未局限于标准条件，而是针对不同季节的光谱特性开发了 “定制化” 优化方案。实验数据显示，经针对性优化后，双端钙钛矿 / 晶硅叠层太阳能电池的效率绝对值最高提升 4.3%，年输出能量密度更是提升 9.5%，性能提升效果显著。

值得关注的是，该研究还发现，基于夏季光谱开发的优化方案具有广泛适用性 —— 即便在光伏潜力差异较大的不同区域，采用该方案的电池仍能保持较高的年输出能量密度。这一发现打破了以往优化方案 “地域受限” 的瓶颈，为不同气候、不同光照条件下的太阳能电池应用提供了统一的高效优化路径。

“这项研究的核心价值在于，我们不再依赖单一的标准光谱进行设计，而是真正贴合实际应用场景，让太阳能电池在‘真实环境’中发挥出最佳性能。” 研究负责人表示，该优化策略不仅适用于钙钛矿 / 晶硅叠层电池，未来还可拓展至其他类型的叠层太阳能电池，为全球太阳能产业的效率提升与成本降低提供重要助力。

目前，相关研究成果已为太阳能电池的实际生产与应用优化提供了明确的技术方向，有望加速高效太阳能电池在分布式光伏、大型光伏电站等场景的落地应用，为推动能源结构转型、实现 “双碳” 目标贡献科技力量。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024825006749?dgcid=author