薄膜太阳能电池的封装形式：哪种密封技术更可靠？

2026年3月，中国科学院物理研究所孟庆波研究员团队在铜锌锡硫硒（CZTSSe）薄膜光伏领域取得重大突破，将权威认证光电转换效率提升至16.6%，并完成高性能柔性电池及组件研制，第10次刷新该领域世界纪录。这一突破标志着我国在新型薄膜光伏领域实现全球领跑，技术已迈过产业化关键门槛。本报告系统分析了该事项的技术突破与创新点、对行业的深远影响、市场价值与风险、市场前景与竞争格局、投资机会以及未来发展趋势。

第一章 引言

1.1 研究背景

2026年3月25日，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心向媒体通报，该所孟庆波研究员团队在新型薄膜光伏领域再次实现重大突破，将铜锌锡硫硒（CZTSSe）电池权威认证光电转换效率提升至16.6%，并完成高性能柔性电池及组件研制。这是该团队第10次刷新该领域世界纪录，相关纪录连续收录在多国光伏专家联合发布的“太阳能电池效率表”、美国国家实验室发布的“最佳研究电池效率表”中。

当前，全球能源转型加速，深空探索与空间基础设施建设升级，低轨卫星互联网、太空能源基地等重大工程对太阳能技术提出低成本、长寿命、轻质化、资源可持续的核心要求。CZTSSe材料由铜、锌、锡等常见元素组成，兼具资源丰富、成本低、环境友好、抗太空辐照等优势，其全薄膜叠层技术有望在未来地面与太空大规模能源应用中发挥重要作用。

1.2 研究目的与意义

本报告旨在全面解析这一重大突破的技术内涵、产业影响与市场前景，为相关决策者、投资者和研究人员提供系统性的参考依据。报告将围绕以下核心问题展开：本次突破的技术创新体现在哪些方面？对薄膜光伏行业将产生怎样的影响？CZTSSe电池具备怎样的市场价值与风险？其市场前景如何？国内外竞争格局怎样？存在哪些投资机会？未来技术发展趋势是什么？

第二章 技术突破与创新分析

2.1 效率跨越：从13%到16.6%的三年跃升

孟庆波团队在CZTSSe电池领域的技术突破呈现清晰的递进轨迹。2022年，团队率先突破13%效率瓶颈，此后连续三年实现14%、15%、16%的跨尺度跃升，直至2026年3月将权威认证效率提升至16.6%。这一进展速度远超薄膜光伏领域的常规发展节奏，体现了团队在基础研究和技术攻关方面的系统性能力。

按照薄膜光伏发展规律，效率达15%-16%区间即可逐步产业化。当前CZTSSe电池以16.6%的效率，叠加其本身具有的稳定性好、耐辐射和资源丰富等优势，说明该技术总体上已经迈过产业化关键门槛，正进入加快应用示范和规模化发展的阶段。

2.2 核心科学问题攻克：原子空位策略与缺陷调控

CZTSSe电池长期面临的核心技术难题在于材料原子排布无序、内部能量损耗大，这些问题严重制约了光电转换效率的提升和产业化应用。孟庆波团队深耕基础研究10余年，精准攻克了材料结晶、原子结构与缺陷调控等关键科学问题。

团队创新性地开发了原子空位策略，引导铜锌原子有序归位，从根源上降低缺陷活性与内部损耗。这一技术路径的突破意义在于：与传统的“试错式”工艺优化不同，原子空位策略基于对材料微观结构的深刻理解，实现了从“被动修复缺陷”到“主动调控原子排列”的范式转变，为后续效率的持续提升奠定了科学基础。

2.3 柔性化突破：高性能柔性电池及组件研制

除了效率指标的突破，团队同时完成了高性能柔性电池及组件的研制，这是本次成果的另一重要创新点。柔性化意味着CZTSSe电池可以脱离刚性基板的限制，实现轻质化、可折叠、可弯曲的形态特征。

柔性薄膜电池的研制成功，极大地拓展了CZTSSe技术的应用场景。在传统晶硅电池难以胜任的曲面安装、便携式设备、移动装备供电、航天可展开结构等领域，柔性CZTSSe电池展现出独特优势。这一突破使CZTSSe技术从“实验室效率竞赛”迈向“实用化产品开发”的新阶段。

2.4 技术验证与行业认可

孟庆波团队的成果获得了国际光伏界的高度认可。相关研究论文多次在国际专业学术期刊《自然-能源》（Nature Energy）发表，电池效率纪录连续收录在多国光伏专家联合发布的“太阳能电池效率表”、美国国家可再生能源实验室（NREL）发布的“最佳研究电池效率表”中。2023年，该团队成果入选年度中国光伏领域重大科技进展，是该领域唯一入选团队。

第三章 对行业的影响分析

3.1 技术路线竞争格局重塑

薄膜光伏技术路线多元化发展，主要包括碲化镉（CdTe）、铜铟镓硒（CIGS）、非晶硅（a-Si）以及新兴的钙钛矿（Perovskite）等。CZTSSe作为后起之秀，其核心优势在于材料来源广泛（铜、锌、锡均为常见元素），避免了CdTe中碲元素的稀缺性和镉的环境毒性，也规避了CIGS中铟、镓等稀有金属的供应风险。

16.6%的效率突破使CZTSSe在技术竞争力上迈入新阶段。从效率对比看，CZTSSe仍低于CdTe（实验室效率约22%）和CIGS（实验室效率约23%）的领先水平，但考虑到其材料成本优势和资源可持续性，CZTSSe有望在特定应用场景中形成差异化竞争优势。随着效率进一步提升至20%左右，CZTSSe将具备与主流薄膜技术全面竞争的能力。

3.2 产业化进程加速

16.6%的效率使CZTSSe技术迈过了薄膜光伏行业公认的产业化门槛（15%-16%）。这意味着该技术已经从基础研究阶段进入工程化开发和应用示范阶段。未来几年，随着放大工艺的成熟和组件效率的提升，CZTSSe有望实现批量制备和商业化应用。

团队明确表示，后续将深化基础研究、推进技术研发，联动各方加快产业化进程。这一表态预示着CZTSSe技术将进入产学研协同攻关的快车道，产业化进程有望加速推进。

3.3 太空能源应用前景打开

深空探索与空间基础设施建设的加速为CZTSSe技术提供了独特的应用场景。低轨卫星互联网、太空能源基地等重大工程对太阳能技术提出低成本、长寿命、轻质化、资源可持续的核心要求。

CZTSSe材料具备优异的抗太空辐照性能，加之其轻质柔性特点，使其成为航天装备供电系统的理想选择。与晶硅电池相比，薄膜电池在空间应用中具有更高的比功率（单位质量的输出功率）和更好的抗辐照稳定性。团队明确将太空能源作为重要技术方向，瞄向“十五五”规划的新赛道。

3.4 全球领跑地位确立

孟庆波团队第10次刷新CZTSSe领域世界纪录，标志着我国在新型薄膜光伏领域实现全球领跑。这一成就的意义超越了单纯的效率指标：它表明中国在下一代光伏技术的原始创新和基础研究方面具备了与国际顶尖水平同台竞争甚至领先的能力。

从全球竞争格局看，CZTSSe领域的研究此前主要由韩国、美国等国家的研究团队主导。我国团队通过系统性攻关，不仅实现了效率的持续突破，还建立了从材料基础研究到器件制备、再到柔性组件研制的完整技术链条，形成了系统性优势。

第四章 市场价值与风险分析

4.1 市场规模与增长潜力

薄膜光伏市场正处于快速增长阶段。据市场研究机构数据，2025年全球薄膜太阳能电池市场规模约为154.8亿美元，预计2026年将增长至168.2亿美元，复合年增长率（CAGR）为8.6%。到2030年，市场规模预计将达到232.4亿美元，2034年有望进一步增长至278.5亿美元，2026-2034年期间的CAGR预计为15.27%。

中国薄膜光伏市场同样呈现快速增长态势。2025年中国薄膜光伏市场规模达262.16亿元人民币，预计到2032年全球市场规模将达到2422.18亿元，年复合增长率15.84%。这一高速增长为CZTSSe技术的产业化提供了广阔的市场空间。

4.2 核心竞争优势与市场价值

CZTSSe电池的核心市场价值体现在以下几个方面：

（1）材料成本优势。CZTSSe由铜、锌、锡、硫、硒等常见元素组成，原材料来源广泛、价格低廉，不存在稀有金属的供应瓶颈。与晶硅电池相比，薄膜电池的材料用量极少（厚度仅数微米），进一步降低了材料成本。

（2）资源可持续性。在全球能源转型背景下，光伏材料的大规模应用对资源可持续性提出更高要求。CZTSSe避免了CdTe中镉的环境风险、CIGS中铟的稀缺性约束，是真正意义上的环境友好型光伏材料。

（3）应用场景适配性。CZTSSe电池的轻质、柔性、可折叠特性，使其在传统晶硅电池难以胜任的场景中具有独特优势，包括便携式能源系统、移动装备供电、建筑光伏一体化（BIPV）、航天装备等。

（4）抗辐照与稳定性。CZTSSe材料具有优异的化学稳定性和抗太空辐照性能，在极端环境下的可靠性优于部分传统光伏技术，这为其在空间能源、军事装备等高可靠性要求场景中的应用提供了技术保障。

4.3 主要风险因素

尽管CZTSSe技术前景广阔，但仍面临多重风险挑战：

（1）技术迭代风险。光伏行业技术迭代迅速，晶硅电池凭借规模效应和成本优势占据主导地位，效率持续提升（已超过26%），成本持续下降。薄膜光伏虽然在特定场景具有优势，但在主流地面电站市场中面临晶硅技术的激烈竞争。

（2）效率差距风险。CZTSSe电池16.6%的效率与晶硅电池（量产效率22%-24%）相比仍有明显差距，与CdTe（量产效率18%-19%）和CIGS（量产效率17%-18%）相比也存在一定差距。虽然实验室效率持续提升，但量产效率的转化仍存在不确定性。

（3）产业化风险。从实验室成果到规模化生产，需要解决工艺放大、良率控制、设备开发、成本控制等一系列工程化问题。CZTSSe技术目前仍处于产业化初期，大规模生产的成本竞争力尚未得到验证。

（4）市场竞争风险。薄膜光伏领域已有多条技术路线形成产业化能力，First Solar在CdTe领域占据全球领先地位，CIGS技术在柔性领域形成差异化优势，钙钛矿技术正以惊人的效率提升速度快速崛起。CZTSSe需要在激烈的市场竞争中找到自身的定位和突破口。

（5）供应链风险。光伏产业链全球化程度高，国际贸易摩擦、关税政策、地缘政治等因素可能对产业发展产生影响。美国《通胀削减法案》（IRA）等贸易保护政策对全球光伏贸易格局产生深远影响。

第五章 市场前景与竞争格局

5.1 应用场景与市场前景

CZTSSe电池的独特性能使其在以下应用场景中具备显著优势：

（1）空间能源领域。随着全球低轨卫星互联网（如Starlink、国网星座等）的加速部署，以及月球基地、太空能源站等深空探索计划的推进，空间太阳能电池市场快速增长。CZTSSe凭借抗辐照、轻质、柔性等特性，在航天装备供电系统中具有广阔前景。

（2）便携式与移动能源。柔性薄膜电池可集成于背包、帐篷、无人机、电动汽车等移动装备，为户外活动、应急救援、军事行动等提供便携式电源解决方案。这一市场对电池的轻便性和柔韧性有较高要求，CZTSSe技术具有天然适配性。

（3）建筑光伏一体化（BIPV）。建筑行业对光伏组件的形态、颜色、透光性等提出多样化需求。柔性薄膜电池可制作成不同形状和颜色，直接集成于建筑立面、屋顶瓦片、采光顶等部位，实现光伏发电与建筑材料的深度融合。

（4）特殊地面场景。在盐碱地、沙漠、水面等传统晶硅电池安装成本较高的场景，轻质薄膜电池可简化安装结构，降低支撑系统成本。其较低的温度系数（高温环境下效率衰减较小）在热带、沙漠地区具有发电量优势。

5.2 全球竞争格局

（1）主导企业分析。全球薄膜光伏市场由以下企业主导：

First Solar（美国）：全球薄膜光伏龙头，专注于CdTe技术路线，以垂直整合的制造能力和大规模电站开发能力著称。2025年与UbiQD达成合作，将量子点技术集成于CdTe双面组件，进一步提升效率。

KANEKA（日本）：非晶硅和异质结技术先驱，拥有多项薄膜电池效率世界纪录，专注于高端住宅和车载市场。

Ascent Solar（美国）：CIGS柔性电池专业厂商，产品应用于航空航天、军事、便携式电源等高端领域。

Oxford Photovoltaics（英国）：钙钛矿技术领军企业，致力于钙钛矿-硅叠层电池的商业化开发。

中国主要企业：汉能控股集团（Hanergy）曾是中国薄膜光伏的代表企业，业务覆盖CIGS、砷化镓等多条技术路线。此外，国内多家上市公司和研究机构正在推进钙钛矿、CZTSSe等新一代薄膜技术研发。

（2）区域市场分布：

北美市场：受益于《通胀削减法案》（IRA）的政策支持，美国薄膜光伏制造业快速发展，First Solar等企业加速产能扩张。北美市场以大型地面电站为主要应用场景。

亚太市场：中国、日本、韩国在薄膜光伏研发和制造领域具有较强实力。日本在CIGS、BIPV领域技术领先，中国在钙钛矿、CZTSSe等新兴领域研发活跃。亚太地区是全球最大的光伏应用市场，但晶硅技术占据绝对主导地位。

欧洲市场：建筑光伏一体化（BIPV）发展领先，严格的建筑零碳法规推动薄膜光伏在建筑领域的应用。欧洲也是钙钛矿技术研发的重要基地。

5.3 中国在CZTSSe领域的竞争地位

在CZTSSe这一特定技术领域，中国科学院物理研究所孟庆波团队以16.6%的权威认证效率处于全球领先水平。第10次刷新世界纪录的成就表明，中国在CZTSSe基础研究和关键技术攻关方面已经建立起系统性优势。

然而，从产业化角度看，CZTSSe仍处于从实验室走向应用的关键阶段。未来几年，能否实现组件效率的持续提升（目标18%）、能否完成中试线建设并实现批量化生产、能否在具体应用场景中形成示范项目，将是决定CZTSSe技术商业化成败的关键。

第六章 投资机会分析

6.1 产业链投资机会

CZTSSe技术的产业化将带动以下产业链环节的投资机会：

（1）上游材料环节。CZTSSe电池的原材料包括铜、锌、锡、硫、硒等基础元素，以及导电玻璃、柔性基板（聚酰亚胺薄膜等）、封装材料等。随着CZTSSe产业化推进，上游材料供应商将受益于新增市场需求。特别是高纯度金属靶材、透明导电氧化物（TCO）玻璃等领域存在国产替代机会。

（2）中游制造环节。薄膜电池制造涉及物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、溅射镀膜等专用设备。目前高端薄膜沉积设备仍由欧美日企业主导，国产设备商存在进口替代空间。此外，柔性组件封装、激光划刻、自动化集成等工艺环节存在设备投资机会。

（3）下游应用环节。CZTSSe电池的轻质柔性特点使其在便携式电源、移动装备供电、建筑光伏一体化、航天器电源等细分市场具备差异化竞争力。布局这些应用场景的系统集成商、工程服务商将分享市场增长红利。

6.2 技术创新投资机会

（1）效率提升技术。CZTSSe电池效率仍有较大提升空间，理论极限效率约32%。围绕缺陷调控、界面工程、能带匹配等科学问题的技术突破将带来效率的持续提升，相关研发方向具备投资价值。

（2）叠层电池技术。CZTSSe作为宽带隙材料，可与硅、钙钛矿等窄带隙材料形成叠层电池，突破单结电池的效率极限。CZTSSe-钙钛矿叠层、CZTSSe-硅叠层等方向处于研发早期阶段，具备长期投资潜力。

（3）柔性封装技术。柔性薄膜电池的大规模应用需要高性能的柔性封装材料和技术，以保障在弯曲、折叠、湿热等复杂环境下的长期可靠性。柔性封装材料、边缘密封技术、水氧阻隔膜等领域存在技术创新机会。

6.3 投资风险提示

投资者应关注以下风险：

（1）技术路线风险。光伏行业技术路线演变存在不确定性，钙钛矿等新兴技术的快速崛起可能改变竞争格局。投资者需要持续跟踪各技术路线的效率进展和产业化进程。

（2）产业化进程风险。从实验室成果到规模化生产存在较多不确定性，工艺放大、良率爬坡、成本控制等环节可能面临超出预期的挑战。投资者应关注技术成熟度（TRL）和产业化进度。

（3）市场竞争风险。晶硅电池凭借成本和规模优势占据主流市场，CdTe、CIGS等薄膜技术已经形成产业化能力，CZTSSe作为后来者面临激烈的市场竞争。

（4）政策环境风险。光伏行业受政策影响较大，补贴政策调整、贸易保护措施、环保监管要求等变化可能对企业经营产生影响。

第七章 未来发展趋势展望

7.1 技术发展路径

展望未来，CZTSSe电池技术将沿着以下路径发展：

（1）效率持续提升。团队提出，未来CZTSSe电池效率接近20%、组件效率达18%并实现批量制备后，将具备全面市场竞争力。从当前16.6%的实验室效率到20%的目标，需要在缺陷钝化、能带调控、界面工程等方面取得进一步突破。

（2）组件技术成熟。从单节电池到组件存在面积放大、串联损耗、封装可靠性等工程化挑战。未来几年，组件技术的成熟将是CZTSSe产业化的关键环节。

（3）叠层技术突破。CZTSSe作为宽带隙顶电池材料，与硅或钙钛矿底电池形成叠层结构，有望将效率提升至25%以上，接近或超越单结晶硅电池的先进水平。

7.2 应用场景拓展

未来5-10年，CZTSSe电池的应用场景将从目前的实验室验证向以下领域拓展：

（1）航天装备规模化应用。随着低轨卫星互联网星座的大规模部署，以及月球基地、火星探测等深空任务的推进，航天用太阳能电池市场需求快速增长。CZTSSe电池有望成为空间电源的重要技术选择。

（2）消费电子与便携能源。柔性、轻质、美观的薄膜电池可集成于智能手机、笔记本电脑、可穿戴设备等消费电子产品，提供内置式或配件式充电功能。户外电源、应急电源等便携能源产品也是重要应用方向。

（3）建筑光伏一体化。随着零碳建筑政策的推进，光伏与建筑材料的深度融合成为趋势。CZTSSe电池可通过色彩调控、图案化设计，与建筑外观有机融合，拓展BIPV市场空间。

（4）移动装备与交通工具。电动汽车、无人机、电动船舶等移动装备对轻量化、流线型光伏组件存在需求。柔性薄膜电池可贴附于车顶、机翼、甲板等部位，实现续航里程的延伸。

7.3 产业演进趋势

（1）产学研协同加速。孟庆波团队明确提出“联动各方加快产业化进程”，预示CZTSSe技术将进入产学研协同攻关阶段。研究机构、设备厂商、材料供应商、应用企业将形成创新联合体，共同推进产业化。

（2）资本投入增加。随着CZTSSe技术迈过产业化门槛，风险投资、产业资本、政府引导基金等各类资本将加大对相关领域的投入。技术成熟度较高的创业团队将获得融资支持。

（3）标准体系建设。随着技术成熟和产业化推进，CZTSSe电池的测试标准、性能评价体系、产品规范等将逐步建立，为行业规范发展提供支撑。

第八章 结论与建议

8.1 研究结论

中国科学院物理研究所孟庆波团队在CZTSSe薄膜光伏领域取得的16.6%效率突破，标志着我国在新型薄膜光伏领域实现全球领跑，技术已迈过产业化关键门槛。本报告的主要研究结论如下：

（1）技术突破意义重大。团队通过原子空位策略精准攻克材料缺陷调控难题，三年内实现从13%到16.6%的跨尺度跃升，并完成高性能柔性电池及组件研制，第10次刷新世界纪录。

（2）产业化条件具备。按照薄膜光伏发展规律，效率达15%-16%即可逐步产业化。CZTSSe技术结合其资源丰富、成本低、环境友好、抗辐照等优势，已进入加快应用示范和规模化发展阶段。

（3）市场前景广阔。预计2034年全球薄膜光伏市场规模将达278.5亿美元，CZTSSe在空间能源、便携式电源、建筑光伏一体化等新兴场景中具备独特竞争优势。

（4）投资机遇与风险并存。产业链上游材料、中游设备、下游应用均存在投资机会，但投资者需关注技术迭代、产业化进程、市场竞争等风险因素。

（5）未来发展趋势明确。CZTSSe技术将沿着效率提升、组件成熟、叠层突破的路径发展，应用场景将从航天装备拓展至消费电子、移动装备、BIPV等多个领域。

8.2 对策建议

对政府与政策制定者：建议将CZTSSe等新一代薄膜光伏技术纳入国家能源科技规划，支持基础研究和工程化攻关；在航天工程、零碳建筑、绿色交通等重大项目中设立应用示范专项，推动新技术与应用的对接；完善薄膜光伏标准体系，为产业健康发展提供规范指引。

对科研机构：建议持续深化基础研究，聚焦缺陷钝化、界面工程、叠层结构等关键科学问题；加强产学研协同，与企业和资本深度合作，加速科技成果转化；建立CZTSSe技术研发平台，整合资源，保持领先优势。

对投资者：建议关注CZTSSe产业链各环节的投资机会，特别是上游材料、中游设备、下游应用集成等细分领域；在投资决策中充分考虑技术成熟度、产业化进度和市场竞争格局；采取分阶段、分领域的投资策略，平衡风险与收益。

对企业：建议相关企业密切跟踪CZTSSe技术进展，把握技术产业化窗口期；结合自身优势，在材料、设备、组件、系统等环节选择适合的切入路径；加强产学研合作，积极参与技术攻关和应用示范。