问题—— “双碳”目标推动下——光伏装机持续增长——太阳能作为清洁、可持续能源的重要性不断提升。，如何在成本可控的前提下深入提高太阳能电池光电转换效率、降低材料风险并增强长期稳定性，仍是制约产业降本增效和拓展应用的关键难题。尽管不同技术路线在材料体系与工艺窗口上差异明显，但“增强吸光、改善电荷传输、减少缺陷与衰减”是共同课题。 原因—— 以二氧化钛为代表的光电功能材料因稳定、廉价且来源广而被广泛使用，但也存在明显短板：一是主要吸收太阳光谱中占比较低的紫外光，对可见光与近红外利用不足；二是电导率偏低，光生载流子传输受阻，进而限制器件效率。为弥补不足，行业与学界常通过表面涂覆或界面修饰提升吸收与导电性能。过去，氯化镉被认为是有效的涂层材料，薄层即可大幅提升器件表现，但镉储量相对有限、价格较高且意义在于毒性，使其在制造、使用与回收环节面临更严格的安全与环保要求，应用空间受限。 在另一条快速发展的钙钛矿太阳能电池路线中，高效率潜力已得到广泛认可，但稳定性与能量损失仍待解决。钙钛矿材料在强光条件下可能出现非辐射复合等损耗路径，多余能量以热形式耗散；叠加薄膜缺陷、界面不匹配等问题，进一步影响效率上限与长期可靠性。如何以更温和、更经济的方法对薄膜微结构与缺陷进行更精细的调控，成为研究重点。 影响—— 近期多项研究从“低成本添加剂”切入，带来新的思路。英国利物浦大学研究人员对比发现，在太阳能电池表面处理中，等量氯化镁与氯化镉带来的效率提升幅度相近。氯化镁可从海水提取，储量丰富，价格明显低于氯化镉，且毒性风险更低，有望在保持性能的同时降低材料成本与合规压力。这个发现不止于“替换一种盐”，更提示行业在面向规模化制造时，应将材料可获得性、环境健康影响与全生命周期成本与效率指标同等纳入评估。 在钙钛矿电池上，中瑞科研人员联合研究显示，在钙钛矿前体中加入质量分数0.1%的辣椒素并制备器件后，电池转换效率由19.1%提升至21.88%；同时，器件在空气环境暴露800小时后仍可保持90%以上的初始效率，显示出改善稳定性的潜力。研究分析认为，辣椒素可能促进活性层颗粒与薄膜微结构向更有利方向演化，弥补薄膜致密性缺陷并提升电子密度，从而改善电荷传输、减少损耗，使更多入射光能转化为电能。对钙钛矿路线而言，这类“低掺量、易加工、成本可控”的添加策略若能在更长周期与更大面积制备中稳定复现，将有助于缓解外界对其可靠性的担忧。 对策—— 面向工程化应用，上述研究的直接启示是：在追求更高效率的同时，应将材料安全、供应链稳定与工艺兼容纳入同等重要优化目标。其一，在二氧化钛体系中，推进氯化镁等低风险材料的替代研究，需要进一步明确其在不同器件结构、不同封装条件下的长期耐候性与一致性，并建立可量化的评价标准。其二，在钙钛矿体系中，针对辣椒素等有机添加剂，应系统评估其对成膜窗口、批量涂布工艺、热湿老化表现以及与封装体系匹配性的影响，避免实验室优势在放大制造中被削弱。其三，从产业链角度，应强化关键化学品的质量控制、溯源与回收处置规范，降低潜在环境与职业健康风险，为技术路线的合规商业化打通路径。 前景—— 业内人士指出，光伏技术的进步往往来自材料、结构与工艺的协同迭代。以氯化镁替代氯化镉的探索，表明了从“高性能但高风险”向“性能可接受且更可持续”的转向；辣椒素改性钙钛矿的尝试，则展示了用微量添加剂调控微结构与缺陷的新思路。未来，若有关成果能在组件层面获得长期户外运行数据验证，并与封装与可靠性测试体系形成闭环，有望推动低成本、高效率器件更快走向市场。同时，这也可能带动更多跨学科材料进入能源领域，为光伏产业打开更大的创新空间。
当科研人员把目光从实验室延伸到海洋与厨房，太阳能技术的演进路径也在发生变化。这些看似偶然的发现背后，是长期基础研究积累后的自然结果。在碳中和时间表不断逼近的背景下，如何把自然界中丰富、可得的物质转化为可验证、可制造的技术突破，或将成为清洁能源竞争中的重要方向。正如对应的团队的研究所提示的——解决能源难题的线索——有时就藏在最日常的材料与方法之中。