光伏技术作为实现清洁能源转型的关键，在全球能源格局变革中扮演着不可替代的核心角色。近年来，随着气候变化加剧和能源安全需求提升，各国纷纷将光伏产业纳入国家战略，通过政策扶持与技术创新推动行业快速发展。截至2024年底，全球光伏总装机容量突破2 TW，较2020年增长近3倍，其中中国新增装机278 GW，占全球总量的55%，累计装机规模达887 GW，占全球近一半。这一数据不仅彰显了中国光伏产业的规模优势，也反映出全球能源结构向可再生能源转型的不可逆趋势。
从技术发展看，光伏行业正经历从硅基主导到多元技术突破的关键转折。以隆基绿能为代表的企业通过持续研发，将商业化晶硅电池效率提升至 25%以上，接近理论极限28%，而钙钛矿/晶硅叠层电池实验室效率已突破33%，有望在未来 5~10 年实现产业化。这种技术迭代推动光伏度电成本持续下降。深入了解国际光伏技术发展态势，对我国制定合理的产业发展策略具有重要意义。
国际光伏技术发展现状
1.美国
美国能源部（Department of Energy, DOE）在推动光伏行业的发展中发挥着关键作用。DOE通过其太阳能技术办公室（Solar Energy Technologies Office, SETO）提供大量资金支持，资助光伏技术研发、制造工艺改进和新型光伏材料的开发。
2024年5月16日，DOE宣布投资7100万美元，其中包括来自《基础设施投资与就业法》的1600万美元，用于资助“晶硅光伏制造和两用光伏技术孵化器资助计划”（2700万美元）和“推进美国薄膜太阳能光伏技术资助计划”（4400万美元），解决美国国内光伏供应链制造能力的差距。同日，SETO公布了入选“晶硅光伏制造和两用光伏技术孵化器资助计划”项目，具体包括直拉法（Czochralski）晶体生长炉项目（190万美元）、基于钝化触点的经济高效型工业级背接触晶硅太阳能电池（500万美元）、连续拉晶(CCz)单晶硅生长技术（1120万美元）、阿巴拉契亚农场收入多样化：量化肉牛放牧与光伏发电的结合（160万美元）、屋顶集成光伏的应用和能源建模（160万美元）、漂浮式光伏跟踪定位系统（160万美元）、保护美国水资源的低成本自升式太阳能平台（60万美元）、高效硅太阳能幕墙玻璃开发（40万美元）、太阳能屋顶系统（100万美元），以及集成光伏系统的可持续复合材料冷藏拖车设计、制造与耐久性评估（160万美元）。同时公布了入选“推进美国薄膜太阳能光伏发电资助计划”结果，具体包括钙钛矿-晶硅叠层电池的规模化商用产品可靠性研发（600万美元）、基于宽禁带FAPbI3钙钛矿与窄禁带CI(G)S电池的高性能叠层组件（600万美元）、从原型到量产的钙钛矿-晶硅叠层太阳能电池（700万美元）、实现户外耐久性的空穴传输层稳定性表征与设计（470万美元）、从铜精矿中上游提取碲（160万美元）、碲化镉太阳能电池板全生命周期可靠性测试（160万美元）、碲化镉光伏组件高密度互连技术（1500万美元）、从多尺度分析到下一代薄膜组件检测系统（210万美元）。
美国Sunpower公司是IBC电池的领军者及开拓者，目前其太阳电池和光伏组件制造业务被剥离到一个新的公司——Maxeon Solar Technologies(MXT)。MXT公司目前IBC电池总产能超过1GW，Maxeon7全尺寸太阳电池板的效率已经达到了24.7%；2023年5月，First Solar宣布以3800万美元完成对欧洲钙钛矿公司Evolar AB的收购。First Solar官网显示，其碲化镉Series 7组件功率为525~552W，效率为19.7%，具备30年效率保证，年衰减速率为0.3%，30年后输出功率大于89%。First Solar公告称，将提高在美国的组件生产能力，预计到2026年其在美国的光伏组件产能将达到14GW。美国Tandem PV致力于最先进的钙钛矿太阳电池板和适合大规模部署的高效、耐用的太阳能技术，已获得累计2700万美元的风险投资和政府支持，公司称生产的组件效率高达26%。美国Cubic PV公司2024年2月宣布取消10GW硅片厂计划，同时表示将重点转移到钙钛矿叠层组件的生产上，致力于解决硅钙钛矿串联的稳定性、可重复性和效率问题。
2023年，美国西北大学研发的钙钛矿太阳能电池的效率达到25.1%，得到美国国家可再生能源实验室（National Renewable Energy Laboratory，NREL）的认证。2024年，美国密歇根大学团队发现，通过“修复缺陷”，即向钙钛矿电池中添加各种分子，会显著提升钙钛矿太阳能电池板的稳定性和耐用性，相关论文发表于《物质》杂志。2025年，康奈尔大学研究人员的最新研究介绍了一种首创的二维钙钛矿，可作为一层坚固耐候的涂层，覆盖在三维钙钛矿表面。这种“二维-三维”复合结构不仅能抵御光照和高温导致的降解，还能通过促进三维与二维层间电荷的更顺畅传输，进一步提升电学性能，相关研究成果发表于《焦耳》期刊。
2.欧洲
欧盟以推动绿色转型、落后地区发展等名义设立了至少11项支持性基金，为“新三样”产业提供补贴。其中在光伏技术研发方面，“创新基金”和“地平线欧洲”提供了大量全额补贴、高额赠款与优惠贷款。例如“创新基金”在2021年向意大利国家电力公司提供了1.17亿欧元赠款，用于开发高性能光伏组件。“地平线欧洲”在2018年向法国、意大利等国家拨款940万欧元用于光伏项目研发；2022年向荷兰、西班牙等国提供293万欧元用于超薄膜和柔性光伏项目开发，同年向法国、意大利等国提供511万欧元的资助用于钙钛矿光伏技术的研发。
欧盟自2013年起在“第七框架”计划下资助钙钛矿太阳能电池研究，2014年起在“地平线2020”计划下继续资助。五年内对钙钛矿太阳电池的研究共资助50余项，投入近8000万欧元。“地平线 2020” 作为欧盟的第8个科研框架计划，投入共计约5000万欧元用于钙钛矿太阳电池方面的资助，该计划中英国受资助项目与资助金额均位列第一。2020年后“欧洲地平线”取代“地平线2020”，在该框架下，钙钛矿太阳电池已确定获得资助项目10余项，约计2700万欧元。
2024年，瑞士太阳能制造商梅耶博格(Meyer Burger)位于美国亚利桑那州Goodyear地区的异质结(HJT)组件厂投入生产，但2025年5月由于财务原因关闭了工厂。英国牛津光伏（Oxford Photovoltaics Limited）致力于开发晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池技术，与梅耶博格公司合作的100 MW中试线已经建成；2023年5月，牛津光伏制备的大面积钙钛矿-晶硅叠层组件达到28.6%的转换效率。波兰Saule Technologies已建成一条10 MW柔性钙钛矿生产线，并有实际项目落地。荷兰太阳能制造商MCPV是Resilient集团的分拆公司，计划未来在该工厂生产叠层钙钛矿-晶硅太阳能组件，电池效率将超过30%。瑞典制造商Midsummer在瑞典东南部建造200 MW CIGS太阳能组件工厂，建造工厂的部分资金由欧盟创新基金提供，总共达3230万欧元。
弗劳恩霍夫太阳能研究所（Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems，ISE）是德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会（Fraunhofer-Gesellschaft）下属的一个研究机构，成立于1981年，位于德国弗莱堡。该研究所是欧洲最大的太阳能研究机构之一，专注于太阳能技术的研发和应用，致力于提高太阳能电池的转换效率和降低成本。2024年弗劳恩霍夫太阳能研究所生产出了效率为31.6%的钙钛矿-硅叠层太阳能电池，但该电池的尺寸只有1平方厘米。瑞典乌普萨拉大学太阳能电池研究人员和第一太阳能公司欧洲技术中心合作，在学术期刊《自然—能源》发表成果，其铜铟镓硒（CIGS）太阳能电池发电量实现了23.64%的效率，创下新纪录。
3.日本
作为支撑“2050碳中和绿色增长战略”的大型长期资助计划，日本政府出资2万亿日元设立“绿色创新基金”，重点围绕绿色增长战略的三大产业类型和14个具体产业领域，通过撬动大量国际资本、民间资金投入，激励科技领军企业联合高校、科研机构等，持续开展碳中和技术研发、示范应用直到社会推广。
2014年9月，日本发布的《光伏发电开发战略》首次纳入了钙钛矿太阳能电池。2021年5月，日本政府发布了《全球变暖对策推进法》，通过开发下一代太阳能电池（钙钛矿太阳能电池）的基础技术，以及为实现产品规模化的各种制造工艺技术的研发，实现2030年钙钛矿发电成本低于晶硅。2021年12月，日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）投资200亿日元推进下一代钙钛矿太阳能电池的商业化，积水化学、东芝等公司入选。2023年9月，经济产业省（METI）将钙钛矿太阳能电池开发项目的预算增至648亿日元。METI要求从2024年开始，为绿色转型提供超过2万亿日元资金预算，其中约1.2万亿日元将用于支持钙钛矿太阳能电池等产品的产业化。
据日本经济新闻报道，日本的目标是到 2030 年普及柔性太阳能电池，由政府计划支持日本公司大规模生产，并将其应用到公共建筑、火车站、学校等场所；另一个计划是到 2030年实现钙钛矿电池商业化。
2023年10月，日本工程公司JGC Holdings表示，计划在2026年前将柔性钙钛矿太阳能电池商业化。日本Enecoat Technologies致力于开发具有高发电效率的薄型钙钛矿光伏电池。2025年1月，Enecoat和丰田联合开发了效率30.4%的钙钛矿-硅四端子叠层太阳能电池。日本积水化学计划成立积水太阳能薄膜公司，建设100 MW的钙钛矿电池产线，将于2027年开始量产可弯曲的薄型钙钛矿光伏电池。
2024年，日本国立電气通信大学通过缺陷钝化及形貌修复实现高度可重复14%以上转换效率的锡钙钛矿太阳能电池。同年，日本理化学研究所（RIKEN）成功研发出可穿戴、可水洗的的超薄型有机太阳能电池，经过测试，这种新型光伏薄膜完全浸入水中 4 小时后仍保持 89% 的初始性能、水下被拉伸 30% 多达 300 次后依然保持 96% 的性能，并且经受住了洗衣机循环洗涤的考验。2025年4月，东京城市大学的研究人员发明的柔性晶硅-钙钛矿叠层电池转换效率达到26.5%。
4.韩国
2024年1月15日，韩国产业通商资源部宣布投入1188亿韩元，为2024年度“能源技术开发项目”的63个课题提供支持，超过该年度总预算2334亿韩元的50%。此次资助重点聚焦核能、可再生能源、氢能等新能源技术创新，以及提高能效、稳定供应链、培养人才。2024年5月发布的《长期电力供需基本计划》（BPLE）表示，预计到2030 年，可再生电力将占电力结构的21.6%，到2038年将增加到32.9%。
2020 年9 月12 日，韩国贸易、工业和能源部（MOTIE）发布太阳能组件行业的新路线图。该文件称，韩国太阳能制造商和研究机构预计基于硅和钙钛矿的叠层太阳能电池技术将成为下一代光伏产品最有希望的候选者。MOTIE 表示，未来五年将投入约1900 亿韩元的公共投资用于叠层光伏技术的研究，希望到2023 年效率达到26%，甚至2030 年达到35%。
韩国太阳能组件制造商韩华电池公司（Q Cells）2021年提出，将在未来五年内投资1.5万亿韩元，以扩大太阳能组件的制造能力。此次投资承诺中的部分资金将投向TOPCon和叠层钙钛矿技术，扩大的生产能力将包括钙钛矿和TOPCon生产线。2025年1月，Q Cells在可放大的全面积M10尺寸电池上，晶硅-钙钛矿叠层电池效率达到28.6%。
为了确保韩国光伏技术的竞争优势，韩国能源技术评估与规划研究所（KETEP）和两家研究机构、三所大学等与Q Cells签署了一项协议，共同研究钙钛矿-晶硅电池叠层技术，确保韩国拥有基础材料的原创技术，促进下一代太阳能电池组件的商业化，提升在全球太阳能市场的竞争力。另外，韩国能源研究院成功研发出超轻柔性钙钛矿/CIGS叠层太阳能电池，其光电转换效率达到23.64%，这是截至2025年9月全球已报道的柔性钙钛矿/CIGS叠层太阳能电池的最高效率。
国际光伏技术发展趋势
1.钙钛矿电池技术迅猛发展
钙钛矿电池理论光电转换效率高、成本有较大下降潜力，且产业链较短，对人力和能源供应要求不高却极为依赖科研水平，同时钙钛矿叠加其他材料制备的叠层电池可以进一步提升光电转换效率，在未来光伏市场前景广阔。
2.薄膜电池密集研发布局
薄膜电池的应用场景不同于普通晶硅电池，由于其重量轻、灵活适应不同的安装条件，特别适合于建筑一体化（BIPV）、农业光伏系统等特殊应用市场，发展前景广阔。在薄膜电池领域，碲化镉（CdTe）和铜铟镓硒（CIGS）电池是技术产业化最为成熟的代表。从原材料提取到电池研发再到检测，美国政府在薄膜电池领域豪掷4400万美元，特别是美国薄膜电池巨鳄First Solar通过对这两项电池的研发计划从中获得了2100万美元的研发资金。
3.柔性电池“小荷才露尖尖角”，应用潜力巨大
柔性电池可以应用于可穿戴设备、便携电子设备、建筑等领域，可以为智能手表、健身追踪器、平板电脑等持续供电，助其摆脱线缆束缚、延长续航时间。特别是在日本，政府对柔性太阳能电池寄予厚望，期望在2030年普及柔性太阳能电池。目前，柔性太阳能电池的研发涵盖了晶硅柔性、钙钛矿柔性、有机聚合物柔性等多种技术路径，它们各具特点：晶硅柔性电池稳定性高、寿命长；钙钛矿柔性电池效率高、成本低；有机聚合物柔性电池轻质、柔软、色彩可调。
我国光伏产业发展策略
1.巩固晶硅电池行业领先优势
在全球光伏产业技术迭代加速的当下，薄膜电池、钙钛矿电池等新兴光伏技术呈现出快速崛起、持续突破的发展态势，正从技术研发阶段逐步向产业化应用迈进，对长期占据市场主导地位的晶硅电池形成了较为明显的挑战。其中，薄膜电池凭借其轻薄、柔性、弱光性能优异等特点，在便携式光伏设备、特殊场景供电等领域展现出独特优势；钙钛矿电池则以制备工艺简单、成本潜力巨大、转换效率提升速度快等突出特质，成为光伏领域的研究热点，其实验室最高转换效率不断刷新纪录，商业化进程也在稳步推进。两者共同挤压了晶硅电池的市场空间，使得晶硅电池的领先地位面临严峻考验。
要在激烈的技术竞争和市场博弈中巩固晶硅电池的领先优势，持续加大核心技术研发投入、全力突破转换效率瓶颈，成为当前最为关键的任务。一方面，需聚焦晶体生长核心环节，通过优化晶体生长工艺参数、引入新型生长设备与技术，着力提升单晶硅、多晶硅的晶体纯度和完整性，减少晶体内部缺陷，为后续电池转换效率的提升奠定坚实基础；另一方面，要加大电池结构设计的创新力度，积极研发新型电池结构，优化电极布局、钝化层设计等关键环节，有效降低电池内部载流子复合损耗，进一步挖掘单晶硅、多晶硅电池的效率提升潜力，推动其转换效率向更高水平跨越，缩小与新兴电池技术在效率上的差距。与此同时，必须加强光伏产业链各环节的协同联动，构建技术创新与成本控制良性互动的发展格局，切实降低晶硅电池生产成本，增强产品市场竞争力；推动产业链各主体加强合作，建立协同创新机制，上下游企业联动开展技术攻关，实现技术成果的快速转化与共享。
此外，积极拓展多元化应用场景，也是巩固晶硅电池领先地位的关键举措。随着我国“双碳”目标的深入推进，能源结构转型步伐不断加快，光伏产业作为清洁能源领域的核心力量，市场需求持续旺盛，尤其是分布式光伏、建筑光伏一体化（BIPV）等新兴应用领域展现出巨大的发展潜力。晶硅电池凭借技术成熟、稳定性强、使用寿命长、规模化生产优势明显等特点，在这些新兴领域具有不可替代的竞争力。因此，晶硅电池企业应主动把握市场机遇，凭借自身优势积极布局分布式光伏电站、建筑光伏组件、BIPV项目等，针对不同应用场景的需求，开发定制化的产品和解决方案，满足工业、商业、民用等多样化的市场需求，进一步拓宽市场空间，化解新兴技术带来的市场冲击。
2.加快钙钛矿及叠层技术产业化
钙钛矿材料凭借独特的理化特性和优异的光电性能，成为光伏领域最具发展前景的新兴材料之一，其与晶硅结合的叠层技术更展现出颠覆传统光伏产业格局的巨大潜力。与传统晶硅材料相比，钙钛矿材料具有极为突出的光吸收优势，仅需制备数十纳米至数百纳米厚的钙钛矿薄膜，就能高效吸收太阳光谱中的大部分可见光，大幅降低材料用量和制备成本。同时，钙钛矿材料的带隙具有良好的可调性，通过调控材料组分和制备工艺，可将其带隙调节至1.0~2.3 eV的理想范围，从而精准匹配太阳光谱，最大限度提升光电的转换效率。从理论层面来看，单结钙钛矿电池的转换效率上限已超过33%，远超目前商业化晶硅电池的理论极限，而将钙钛矿与晶硅通过叠层技术结合形成的钙钛矿/晶硅叠层电池，更是实现了优势互补——晶硅电池擅长吸收近红外光，钙钛矿电池则高效捕捉可见光。两者协同作用下，实验室阶段的转换效率已成功突破32%，不断刷新光伏电池效率纪录，其商业化应用后有望彻底改变传统光伏产业的竞争格局，推动光伏电力进入高效、低成本的全新发展阶段。
尽管钙钛矿及叠层技术在实验室层面取得了突破性进展，展现出广阔的应用前景，但当前其产业化进程仍面临着多重亟待突破的挑战，这些瓶颈严重制约了技术从实验室走向规模化生产。首先，材料稳定性是制约钙钛矿电池产业化的核心痛点，钙钛矿材料本身对水、氧、光照和温度较为敏感，在长期户外服役环境中容易发生结晶相变、组分分解等问题，导致电池效率快速衰减。目前主流钙钛矿电池的长期稳定性仍无法满足商业化应用的要求，亟需研发高性能的封装材料和稳定化改性技术。其次，大面积制备工艺尚不成熟，实验室阶段的高效电池多基于小面积制备，而产业化生产需要实现平方米级的大面积均匀制备。当前大面积制备过程中容易出现薄膜厚度不均、组分分布不均、缺陷增多等问题，直接导致电池效率大幅下降，难以实现规模化量产的一致性和稳定性。此外，设备配套与标准体系仍需完善，钙钛矿及叠层电池的制备工艺与传统晶硅电池差异较大，目前缺乏适配大规模生产的专用制备设备，设备的兼容性、稳定性和量产效率有待提升。同时，行业内尚未形成统一的材料标准、制备工艺标准、可靠性测试标准和产品认证体系，导致不同企业的技术路线混乱、产品质量参差不齐，也影响了资本投入和市场推广的积极性。
破解当前面临的发展瓶颈，需聚焦核心技术攻关、全链条验证和产业生态完善，多管齐下、协同发力。其一，聚焦核心技术攻关，强化产学研协同创新，支持龙头企业联合高校、科研机构建立创新联合体，集中优势资源突破关键技术瓶颈。重点围绕薄膜均匀沉积技术、界面缺陷控制技术和封装技术三大核心，研发高效、稳定的钙钛矿薄膜制备工艺，优化薄膜生长条件，减少界面载流子复合损耗；开发高性能封装材料和封装工艺，提升电池的长期稳定性和环境适应性，推动钙钛矿电池的使用寿命达到商业化应用标准。其二，构建全链条技术验证平台，加速工艺迭代升级。搭建从钙钛矿材料合成、薄膜制备、电池片封装，到组件生产、系统集成的全链条中试平台，通过中试生产验证技术的可行性和稳定性，优化生产工艺参数，降低生产成本，解决大规模生产中可能出现的技术难题，为产业化量产奠定坚实基础。其三，完善产业标准体系，引导产业规范发展，培育良好的产业生态。加快制定钙钛矿材料纯度、薄膜质量、电池性能、封装要求等一系列行业标准，建立统一的可靠性测试与产品认证体系，规范企业生产行为，保障产品质量。同时，引导社会资本有序投入，重点扶持专业化的钙钛矿材料生产商和专用设备供应商，完善产业链配套，助力钙钛矿及叠层技术快速实现产业化落地。
3.拓展薄膜电池应用场景
在光伏技术多元化发展趋势下，薄膜电池凭借柔性轻质、弱光性能优、可透明定制等特性，成为拓展光伏应用边界的重要方向。与传统晶硅电池的刚性、厚重特质不同，薄膜电池采用薄膜沉积技术制备而成，核心具备柔性轻质、弱光性能优异、可透明定制三大突出特性——其重量仅为传统晶硅组件的1/3至1/5，厚度可控制在微米级，能够灵活适配曲面、异形等复杂载体；在光照条件不佳的环境下，薄膜电池的光电转换效率衰减远低于晶硅电池，弱光响应速度更快，可充分利用散射光、弱光实现发电；同时，通过技术调控，薄膜电池可实现不同程度的透光性定制，从半透明到全透明灵活切换，兼顾发电功能与美观、透光需求。这些独特特性使其能够突破晶硅电池在特定场景中的应用局限，适配更多多元化、个性化的发电需求，成为“光伏+”多场景融合发展的核心支撑。
当前，随着“双碳”目标的深入推进，建筑、交通、消费电子、农业等多个领域的绿色低碳转型需求持续升级，薄膜电池在这些领域的应用潜力正处于亟待释放的关键阶段。因此，加快其场景开拓步伐，对于提升光伏产业附加值、推动能源结构转型具有至关重要的意义。传统光伏产业多以集中式电站、分布式屋顶光伏为主，应用场景相对单一，产业附加值提升空间有限；而薄膜电池凭借柔性、透光、弱光适配等优势，能够深度融入各类产业场景，不仅能拓展光伏产业的应用边界，更能带动建筑、交通、农业等关联产业的绿色升级，推动形成多领域协同发展的“光伏+”生态，让光伏电力真正走进生产生活的每一个角落。同时，通过场景创新挖掘产业新增量，进一步提升光伏产业的整体附加值和核心竞争力。
此外，薄膜电池优异的弱光响应特性，使其在一些特殊场景中具备不可替代性，进一步挖掘了光伏产业的应用潜力。在高纬度地区、多雨多雾地区常年光照强度较弱、阴雨天较多，传统晶硅电池的发电效率会受到严重影响，而薄膜电池能够高效利用散射光、弱光进行发电，即使在光照条件不佳的情况下也能保持相对稳定的转换效率，有效解决了高纬度地区、阴雨多发地区的光伏发电难题。在农业领域，薄膜电池可应用于农业大棚的顶部，通过定制化的透光率设计，在实现清洁发电的同时，保证大棚内农作物所需的光照，实现“农光互补”，既不影响农作物的生长，又能为大棚的灌溉、通风、照明等设备提供电力支持，提升农业生产的智能化、绿色化水平，助力乡村振兴和农业低碳发展。
结论
当前，国际光伏技术发展呈现出美西方借钙钛矿电池竞争、薄膜电池研发布局密集、柔性电池潜力巨大的趋势。我国光伏产业应积极应对，巩固晶硅电池优势，加快钙钛矿及叠层技术产业化，拓展薄膜电池应用场景，持续提升技术水平和产业竞争力，在全球光伏产业发展中保持领先地位，为实现我国能源转型和可持续发展提供有力支撑。未来，随着技术的不断进步和市场的持续拓展，光伏产业将在全球能源体系中发挥更加重要的作用。
第一作者简介：张卓（1991-），女，博士，中国电子信息产业发展研究院工程师，主要从事国际光伏技术以及钙钛矿光伏产业的研究。
通讯作者简介：高昆（1996-），女，博士，中国电子信息产业发展研究院工程师，主要从事光伏产业及市场发展方面的研究，
E-mail：gaokun@ccidthinktank.com。