记者近日从中国科学院宁波材料技术与工程研究所（以下简称宁波材料所）获悉，该所光电信息材料与器件实验室团队在大面积有机太阳能电池组件研发上取得重要突破，相关成果发表于国际能源领域顶级期刊《焦耳》（Joule）。

这项研究攻克了有机光伏器件“尺寸放大、效率稳定性跳水”的行业共性难题，为柔性、半透明新一代光伏技术走向实用化奠定了核心工艺基础。

在实验室的试验台上，一块5×5厘米见方的薄膜样品看似不起眼，却是团队三年攻关的核心成果。不同于人们印象中方正厚重的晶硅光伏板，这块有机太阳能组件薄如纸片、可弯折卷曲，甚至能调控为半透明状态——当阳光穿过薄膜的同时，薄膜就能悄无声息地转化为电能。

“有机太阳能电池，核心是用有机半导体材料吸收光子、分离电荷，最终产生电流。”宁波材料所光电信息材料与器件实验室研究员刘权介绍，和传统光伏技术相比，有机光伏最大的特质就是材料本身的可塑性：它既可以做成完全不透光的发电膜，也能通过调控电极厚度实现半透明效果，适配晶硅电池难以覆盖的差异化场景。

刘权研究员手持团队自研5×5厘米有机太阳能电池组件。

此前，全球有机光伏研究大多集中在小面积实验室样品阶段，依靠旋涂工艺就能制备出均匀的发电薄膜。但要走向实际应用，必须突破“从小面积到大面积”的性能衰减瓶颈。

“小面积旋涂就像用离心机把溶液均匀甩开，很容易做出平整的膜层；但大面积涂布更像刷油漆，先刷的地方溶剂先挥发，后刷的地方还没干透，很容易出现厚薄不均。”刘权打了个比方，组件采用串联结构，整体发电性能由膜层质量最差的区域决定——只要有一处膜厚不均、微观形貌失控，整块组件的效率就会被拉低。

刘权展示半透明有机太阳能电池组件。

为了破解这一难题，团队从溶剂体系与界面工程两方面入手：一方面采用高沸点溶剂拓宽加工窗口，延缓溶剂挥发速度；另一方面通过界面修饰抑制“咖啡环效应”，让溶液在衬底上均匀铺展，确保大面积成膜后，微观形貌与小面积电池保持一致。

目前，团队研制的小面积有机太阳能电池，按纯发电区域计算的有效面积光电转换效率达20%；在25平方厘米的大尺寸组件上，实现了17.8%的孔径面积效率、18.8%的有效面积效率，为目前已报道的同尺寸有机光伏组件的最高有效面积效率之一。

作为新一代光伏技术的两条热门路线，有机光伏与钙钛矿光伏常被放在一起比较。在刘权看来，二者器件结构相近，但材料特性与适用场景差异显著。

钙钛矿电池效率更高，实验室小面积组件有效面积效率已突破27%，大面积组件有效面积效率也超过22%，但要实现半透明效果，大多需要通过激光打孔“牺牲”受光面积，类似纱窗的原理，不仅效率折损大，近距离还能看到微孔结构，美观度受限；而有机光伏的半透明是材料本身的属性，整面均匀透光，观感更接近普通玻璃。

更关键的差异在安全性。钙钛矿材料含铅，破损后遇水存在重金属泄漏风险，难以直接应用于消费电子领域；而有机光伏材料绿色无毒，无重金属隐患，更适配随身电子、室内家居等近距离接触的场景。

可穿戴自供电表带组件。

这些差异化特性，让有机光伏材料解锁了诸多全新应用可能。

例如户外场景下，柔性可折叠的发电薄膜重量轻、易携带，在露营、登山时摊开就能为手机等电子设备充电，是便携式能源的理想方案；又如室内环境中，有机光伏对弱光的响应能力突出，依靠日常灯光就能发电，未来嵌入智能门锁、电子标签、笔记本电脑外壳后，有望实现设备自供电，彻底告别频繁更换纽扣电池的麻烦。

“当前，农业温室光伏也是最被看好的赛道之一。”刘权告诉记者，半透明的有机薄膜覆盖大棚顶部，既能过滤夏季正午的强光，避免作物被灼伤、提升产量，又能将剩余光能转化为电能，实现“上发电、下种植”的双赢。

尽管技术指标亮眼，但刘权坦言，有机光伏从实验室走向量产，仍有一段路要走。“量产有两个硬门槛：一是效率，二是稳定性。”他介绍，行业普遍认为，有机光伏组件要实现规模化应用，面积效率需在20%左右；稳定性方面，需要在85℃、85%湿度的“双85”严苛测试条件下，经过3000小时以上测试，性能衰减控制在10%以内，以此推算实际使用的耐久度。

与此同时，晶硅光伏主导的市场格局下，新技术的市场培育也需要时间。“技术迭代和市场接受度是相辅相成的，市场有需求，技术迭代才会更快。”刘权透露，目前团队已与国内头部消费电子企业对接，共同推进新一代光伏项目，计划先从手表、电脑等小型终端产品切入，探索有机光伏组件的小规模落地应用。同时，团队也在向更大尺寸组件发起攻关，尝试制备30×30厘米规格的样品，探索大面积组件的性能上限。

（原文发布于2026年11月6日甬派客户端）

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