材料与结构优化

研发新型材料 ：钙钛矿材料因其独特的光电特性，如高消光系数、合适的带隙等，受到广泛关注。通过对其成分和结构的调控，可进一步提高其转换效率。例如，采用真空蒸发和溶液加工混合法在铅 - 锡混合窄带隙钙钛矿薄膜上生长纯铅宽带隙钙钛矿薄膜，形成 3D/3D 双层钙钛矿异质结结构，可促进载流子传输，降低界面复合损失，使窄带隙钙钛矿电池光电转换效率达到 23.8%。

改进电池结构 ：设计多结叠层结构，将不同带隙的太阳能电池材料堆叠在一起，可更有效地利用太阳光谱中的各种波长的光。如香港理工大学提出创新的双层界面钝化策略，研制出高效钙钛矿 / 矽串联太阳能电池，转换效率提升至 33.89% 的纪录新高。

光吸收增强

表面纹理优化 ：在太阳能电池表面制作纹理结构，如金字塔、纳米柱等，可增加光在电池内的传播路径，提高光的吸收效率。如浙江大学研究团队通过在钙钛矿薄膜表面构造 “凹凸不平” 的绒面结构，搭配底部的银纳米线 / 氧化钛核壳结构反射层，实现了对入射光的高效捕获和利用，半透明钙钛矿太阳能电池光电转换效率接近 24%。

使用光吸收增强材料 ：添加如等离激元纳米颗粒、光子晶体等材料，可增强光的吸收和散射。例如，将金纳米球掺杂到有机物中制备出一种可吸收有机物，再将其与钙钛矿材料结合制备成的钙钛矿太阳能电池，光电转换效率高达 22.65%，且稳定性显著提高。

载流子传输与收集优化

改进电极材料和结构 ：选择高导电性的电极材料，如银、铜等金属及其复合材料，并优化电极的几何形状和接触面积，可降低电极与电池材料之间的接触电阻，提高载流子的收集效率。如通过碳热冲击法在碳布上原位生长 Ultralong ZnO 纳米线阵列作为电子收集极，再与钙钛矿前驱体溶液结合制备的钙钛矿太阳能电池，光电转换效率达到 21.8%，且无需封装，在一个标准太阳光照下连续工作 1000 小时后可保持初始效率的 96.57%。

优化传输层材料和厚度 ：选择合适的电子传输层和空穴传输层材料，并精确控制其厚度，可提高载流子的传输效率，减少载流子的复合。如通过喷墨印制技术在钙钛矿太阳能电池中构筑二维 / 三维钙钛矿异质结电子传输层，可有效抑制界面处钙钛矿与 PCBM 之间的非辐射复合，并延长载流子的传输距离，器件最终实现了 23.53% 的光电转换效率和良好的稳定性。

制造工艺改进

精确的沉积技术 ：采用物理气相沉积、化学气相沉积等高精度的薄膜沉积技术，可实现对电池材料厚度、组成和结晶度的精确控制，提高电池的性能。

缺陷修复工艺 ：通过氢钝化、光致退火等缺陷修复工艺，可减少电池材料中的缺陷态，提高载流子的迁移率和寿命。如高温退火和 HF 清洗相结合的方法能有效修复 N 型 TOPCon 太阳能电池前表面的激光损伤，显著提高电池的转换效率。

系统集成与外部条件优化

集中式太阳能发电系统 ：采用光学元件将大面积的阳光集中到小面积的高效多结太阳能电池上，可有效减少电池的面积需求，同时提高转换效率。

优化安装角度和方向 ：根据当地的地理纬度和太阳运行轨迹，确定最佳的太阳能电池板安装角度和方向，以获得最大程度的阳光照射。

降低工作温度 ：通过合理的散热设计，降低太阳能电池的工作温度，可提高其转换效率，因为温度升高会导致电池的开路电压和短路电流下降。

其他方面

探索新型太阳能电池技术 ：如量子点太阳能电池、有机太阳能电池等，这些新型技术具有成本低、可柔性制备等优点，通过不断研究和优化，有望实现更高的转换效率。例如，日本科学家研制出转换效率 26.5% 的可弯曲钙钛矿 -硅叠层太阳能电池，未来计划通过优化底部电池的背反射结构提升电流，并应用双面异质结改善电流匹配，进一步提高转换效率。

理论与模拟研究 ：借助先进的计算模拟方法，对太阳能电池的光电转换过程进行深入研究，预测和优化材料的性能、结构设计等，为实验研究提供指导，加速高效太阳能电池的研发进程。