在旧金山湾区弗里蒙特的一座工厂里，一种与传统太阳能电池不同的新产品，正在接受迈向商业化的考验。

生产线上的设备看起来并没有太多特别之处：传送装置、精密涂布设备、玻璃基板，以及用于检测电池性能的仪器。

真正的变化，发生在太阳能板内部。

传统太阳能电池通常依靠单一主要吸光材料，把太阳辐射转化为电能。而这些新型电池尝试把不同材料叠加起来，让它们分别吸收太阳光谱中的不同部分。

这种技术被称为叠层太阳能（Tandem Solar）。

它有望突破传统单结硅电池的部分效率限制，让同样面积的太阳能板产生更多电力。

10月初，《纽约时报》报道，美国多家太阳能制造商正在加速推进叠层技术商业化，希望使新型组件的发电量比市场上的许多现有产品提高约25%。

参与这场竞争的企业，包括美国初创公司Tandem PV、美国光伏制造商First Solar，以及在美国拥有大规模制造投资的韩华Qcells。

它们的目标不只是推出一种更高效的太阳能板。

这些企业希望利用下一代技术，重新获得在全球光伏产业中的竞争机会。

但这场竞争有一个难以回避的现实：

中国已经掌握全球大部分太阳能制造产能，而且中国企业同样在研发叠层电池。

美国厂商能否利用技术转型重新进入竞争，取决于它们能否把实验室里的高效率，转化为真正便宜、可靠、可以连续生产的商品。

一块太阳能板，为什么还要再加一层？

要理解叠层太阳能的突破，需要先理解传统太阳能电池的局限。

阳光并不是一种单一的能量。

它包含不同波长的光，从高能量的短波光到能量较低的长波光，都可能被太阳能电池利用。

但一种半导体材料，不可能同样有效地吸收所有波长。

目前广泛使用的晶体硅电池，对太阳光谱中的一部分能量利用效率较高，但另一些光子可能穿透电池，或把多余能量以热的形式损失掉。

这也是为什么传统单结硅电池的转换效率存在物理限制。

所谓转换效率，就是照射到电池上的太阳能，最终有多少变成可用的电能。

如果一块电池的转换效率为22%，意味着在标准测试条件下，照射到它表面的太阳辐射能量中，约22%能够被转化为电力。

叠层太阳能的思路是，让不同材料分工合作。

在常见的钙钛矿—硅叠层结构中，上层的钙钛矿材料主要吸收能量较高的光子，下层硅电池则继续利用穿过上层的部分低能量光子。

由于钙钛矿材料的吸光特性可以通过调整成分进行设计，研究人员得以让两种材料更加有效地互相配合。

这样一来，原本容易损失的太阳能，有更多机会转化成电流。

其原理并不神秘，却可能为光伏产业带来巨大变化。

假设原本一块组件的转换效率为22%，新技术将它提高到27.5%，那么在相同照射条件和相同面积下，其额定输出功率就提高了25%。

需要强调的是，“发电量提高25%”并不等于转换效率提高25个百分点。真实电站的全年发电收益还受到温度、天气、安装方式和设备损耗影响。

对于屋顶面积有限的家庭，或者土地和建设成本昂贵的大型电站来说，这种效率提升具有明显价值。

美国制造商，正在争夺商业化的第一张门票

美国厂商正在尝试用不同路线解决同一个难题：如何让高效率的叠层电池真正进入市场。

位于加利福尼亚州的Tandem PV，是其中最受关注的企业之一。

今年4月，该公司宣布在弗里蒙特启用商业化示范工厂，设计年产能约40兆瓦。

与全球大型光伏制造商动辄数吉瓦的产能相比，这是一条规模很小的生产线。它的主要任务不是立即向世界销售大量太阳能板，而是验证新技术能否在连续制造条件下保持稳定性能。

6月，Tandem PV宣布，其一款面积100平方厘米的钙钛矿—硅叠层演示组件，在内部测试中实现30.4%的转换效率。

这是一项值得关注的进展，但30.4%仍属于小型演示组件的内部测试结果，不能直接视为已经大规模销售的标准尺寸产品效率。

公司希望在今年推出转换效率更高的全尺寸商业组件。能否实现这一目标，还取决于量产良率、可靠性验证和客户接受程度。

美国另一家重要企业First Solar，则拥有不同的技术基础。

这家总部位于亚利桑那州的公司，以碲化镉薄膜太阳能技术闻名，并非传统晶硅路线的代表。

它正研究如何将钙钛矿与其他薄膜半导体材料结合，开发下一代高效率叠层组件。

First Solar的优势之一，是已经拥有大规模薄膜制造和长期运营经验。

但下一代叠层产品仍必须证明能够在既有制造流程中以合理成本生产。

韩华Qcells则选择把钙钛矿材料与成熟的晶硅技术结合。

今年7月，Qcells宣布，其叠层太阳能组件通过德国莱茵TÜV依据相关UL和IEC标准进行的认证测试，为商业部署迈出重要一步。

认证意味着产品在规定测试条件下达到相应标准，却不等于已经证明它们在真实环境中能够无故障运行30年。

对于所有这些企业而言，研发突破只是商业化的开始。

为什么中国仍然占据绝对优势？

这是既有光伏制造场景，并非叠层新产品的量产现场。

全球光伏产业的格局，是过去十多年形成的。

中国通过持续扩大制造规模、建设完整供应链和不断降低生产成本，成为全球最大的太阳能设备生产国。

国际能源署2026年的资料显示，中国占全球太阳能制造供应链产能约85%，在硅片制造环节的占比达到约95%。

这是高度集中的全球制造格局。

它意味着中国不仅拥有大量组件工厂，还在原材料加工、硅片、电池、设备和产业配套方面建立了庞大体系。

这种优势很难被一项新技术迅速取代。

太阳能板的市场竞争也不同于高端消费电子产品。

对于建设大型电站的开发商，最重要的通常不是某种技术有多新颖，而是整个项目的发电成本。

如果一种新型组件效率更高，却明显更加昂贵，或者预期使用寿命较短，那么它未必具有经济优势。

相比之下，普通晶硅组件虽然转换效率较低，但已经拥有成熟供应链、长期运行记录和充分的市场竞争。

中国制造商的价格优势，正来自这种大规模工业体系。

不过，新技术确实可能创造一次竞争格局重新调整的机会。

如果新一代叠层组件需要不同的设备、工艺和材料，美国企业有机会围绕这些技术建立新的制造能力，而不必完全按照现有晶硅产业的竞争规则参与市场。

这也是为什么美国光伏制造商把叠层技术视为重要机会。

但中国显然不会把下一代技术市场拱手让人。

中国企业也在创造叠层电池的效率纪录

把叠层太阳能简单理解为“美国新技术挑战中国旧技术”，并不准确。

中国企业同样投入大量资源研发钙钛矿和叠层电池，而且在部分效率纪录上处于领先位置。

今年7月，隆基绿能宣布，其晶硅—钙钛矿叠层太阳能电池获得欧洲太阳能测试机构认证，转换效率达到35.5%。

这是一项针对电池的实验室效率纪录，并不意味着隆基已经能够以35.5%的效率大规模生产和销售完整组件。

但它足以说明，中国企业并未在这项技术上落后于整个国际行业。

天合光能也取得了重要进展。

今年6月，公司宣布其钙钛矿—晶硅叠层组件实现907瓦的峰值输出功率，整块组件转换效率达到29.2%，相关测试结果经TÜV南德验证。

与小面积实验室电池相比，大尺寸组件测试更接近商业生产需要解决的技术问题。

不过，907瓦的功率也与组件面积有关，不能单独用来证明某种产品比所有其他组件更先进。

这些进展意味着，下一代光伏产业的竞争，可能不是美国以新技术取代中国的简单故事。

更现实的情况是，中美企业都在争夺叠层技术的制造标准、关键专利、材料工艺和未来产能。

美国企业可能在某些技术路线和商业模式上建立优势，中国企业则拥有成熟的制造基础以及持续快速扩大生产的能力。

最终胜负，仍然要由实际产品和市场成本决定。

叠层太阳能最大的敌人，是时间

如果只看实验室转换效率，叠层太阳能已经显示出巨大潜力。

但对光伏行业而言，一块太阳能板最重要的品质之一，是它能够持续工作多少年。

传统晶硅组件通常按照25年或更长的使用周期进行设计，市场已经拥有大量长期运行记录。

而钙钛矿材料虽然具有优异的光电性能，却面临稳定性挑战。

高温、湿度、紫外线以及长期光照，都可能影响部分钙钛矿材料或器件界面的性能。

即使实验室里一块新电池能够实现30%以上的转换效率，如果安装几年后就明显衰减，其经济价值也可能低于一块效率较低但能稳定工作数十年的传统组件。

制造企业因此必须解决多个问题。

首先是封装，避免湿气和其他环境因素进入敏感材料层。

其次是长期稳定性，使电池在高温、紫外线和昼夜温差变化中持续工作。

还有大面积制造难题。

实验室可以在小面积材料上制造高质量薄膜，但当生产面积扩大到数平方米时，要确保每一处材料厚度、成分和性能都保持均匀，就困难得多。

此外，部分高效率钙钛矿配方含铅，还需要妥善处理组件破损、回收和环境保护问题。

这些障碍并不是无法解决。

美国能源部近年来持续资助相关研究，其中一项重要目标就是提高钙钛矿材料在紫外线和高温环境下的耐久性。

但在可靠性尚未获得充分验证之前，不能仅凭转换效率宣布叠层太阳能已经准备好全面取代晶硅组件。

电力需求快速增长，让新技术拥有机会

叠层太阳能之所以在此时受到更多关注，还因为全球电力需求正在发生变化。

人工智能数据中心、高性能计算、电动汽车和工业电气化，都在推动电力消费增长。

在一些地区，新建发电设施还面临土地、输电网络和许可审批等限制。

如果太阳能组件能够在相同面积产生更多电力，便可能降低部分项目对土地、支架和其他配套设施的需求。

例如，一座屋顶面积有限的工厂，无法无限增加太阳能板数量。

提高单块组件的输出功率，就可能成为扩大太阳能发电能力的主要办法。

对于土地价格昂贵或空间受限的地区，高效率组件尤其具有吸引力。

但如果在土地充足、现有组件价格很低的地区建设大型电站，新技术的经济优势就未必同样明显。

太阳能发电的成本并不只由组件价格决定。

安装、支架、逆变器、土地、融资及后续维护都会影响最终度电成本。

叠层技术真正的商业价值，需要放进完整电站系统中计算。

如果高效率能够抵消新材料、复杂制造和其他额外成本，它才可能成为具有广泛竞争力的产品。

美国能否借此重新成为光伏制造强国？

美国制造商希望在下一代太阳能技术上获得新的市场机会，但技术创新只是其中一个条件。

建立新的工厂需要巨额资金。

企业还需要稳定的供应商、熟练工人、检测机构，以及愿意购买早期产品的客户。

另一方面，政府关税、税收抵免和产业政策也会影响美国光伏制造的经济条件。

即使美国企业研发出领先技术，如果生产成本长期高于其他地区，其产品也可能难以进入国际市场。

反过来，如果新技术能够减少安装面积、提高电站发电收益，市场也可能愿意为它支付一定溢价。

未来几年，这场竞争最值得观察的，不只是又有哪家公司创造了新的转换效率纪录。

更重要的是：谁能首先稳定生产大尺寸组件，谁能获得可信的长期耐久性数据，谁能把制造成本降到客户愿意购买的水平。

这些指标远比单独一项实验室纪录，更能决定产业未来。

叠层太阳能有可能成为光伏技术发展史上的一次重大升级。

它也可能帮助美国和欧洲企业获得新的竞争空间。

但所谓“颠覆中国光伏优势”，目前仍然是一种产业竞争前景，而不是已经发生的事实。

未来太阳能产业的领先者，不一定是实验室里效率最高的企业，而是能够让更高效率的电池稳定工作二三十年，并以更低成本把电力送到用户手中的制造商。

而这场竞争，才刚刚进入最艰难的阶段。