前言：撥開這些表層喧囂，今年的物理學獎與化學獎實則藏著一場關乎人類能源未來的關鍵信號。它們不再是遠離產業的抽象理論突破，而是直指光伏效率瓶頸、氫能存儲難題的[技術鑰匙]，將[量子力學]與[分子材料]這兩個看似遙遠的科學領域，牢牢綁定在了零碳革命的賽道上。

作者 | 方文三圖片來源 |  網 絡 

宏觀量子隧穿，給光伏與量子計算開了一扇新門

[就像一個人不用開門，直接穿墻從客廳到了臥室——這在宏觀世界是天方夜譚，但我們在電路里實現了。]當加州大學伯克利分校的約翰克拉克得知自己因[宏觀量子隧穿效應]獲獎時，這個通俗的類比道出了這項研究的顛覆性。

量子隧穿效應并非新鮮事，1920年代被提出時，它描述的是電子等微觀粒子能[概率性穿越能量壁壘]的奇特行為，就像小球無法滾過比自身動能高的山坡，但微觀粒子能[穿墻而過]。

過去百年，這項效應始終被禁錮在微觀世界，從芯片里的晶體管到掃描隧道顯微鏡，應用場景都離不開納米級尺度。

而克拉克、德沃雷與馬蒂尼斯的突破，在于把這種[量子魔術]搬到了宏觀世界。

1984年，他們在伯克利實驗室搭建了一個[能握在手里]的超導電路，兩塊超導體中間夾著一層極薄的絕緣層，當冷卻到接近絕對零度時，電路中的數十億個[庫珀對]突然表現得像[單個宏觀粒子]，它們沒有足夠能量越過絕緣層，卻通過隧穿效應直接[穿越]，讓電路從[零電壓態]躍遷至[有壓態]。

更關鍵的是，他們還證實了這個宏觀系統的[能量量子化]，就像上樓梯只能一級級跳，電路吸收和釋放的能量是[一份份]離散的，完美契合量子力學的預測。

這第一次證明，量子規律不是微觀粒子的專屬，人類能設計出可控的宏觀量子系統。

這項看似[科幻]的發現，早已悄悄融入我們的能源生活。

光伏領域的主流技術TOPCon電池，核心原理正是[微觀量子隧穿]，通過1nm厚的SiOx隧穿氧化層，讓電子[穿墻]傳輸，同時攔截空穴，以此降低載流子復合，實現26%以上的光電轉換效率。

TOPCon電池的核心就是量子隧穿，今年諾獎的宏觀隧穿雖然和光伏沒有直接關聯，但它加深了人們對量子態控制的理解，未來可能突破現有光伏效率的理論極限。

而宏觀量子隧穿的更大潛力，藏在量子計算里。馬蒂尼斯后續加入谷歌，將這種量子化電路發展為超導量子比特。

2019年，他領導團隊推出53比特的[懸鈴木]處理器，首次實現[量子優越性]；2024年谷歌最新的Willow處理器，更是用105個量子比特實現了邏輯錯誤率隨物理比特增加而降低的關鍵突破。

現在全球頂尖的量子計算機，幾乎都基于約瑟夫森結和宏觀隧穿原理，諾獎表彰的不僅是一項發現，更是量子計算從理論走向工程的起點。

MOF[分子海綿]，破解氫能與碳捕集的世紀難題

如果說物理學獎為能源技術提供了[底層原理]，那么2025年諾貝爾化學獎授予的[金屬有機框架（MOF）]，則為新能源應用提供了[關鍵材料]。

北川進、理查德羅布森與奧馬爾亞吉三位科學家，用三十年時間搭建起的[分子樂高]，正成為氫能存儲、碳捕集領域的[顛覆者]。

MOF的本質，是一種由金屬離子（或簇）與有機配體[自組裝]而成的多孔晶體。

可以把它想象成[納米級的瑞士軍刀]，金屬離子是[連接節點]，有機配體是[支柱]，共同搭建出三維框架，內部布滿直徑1-10納米的微孔。

這種結構賦予了MOF驚人的特性，典型MOF的比表面積可達6000㎡/g，一克材料的孔隙展開后相當于一個足球場；

更重要的是，通過更換金屬離子和有機配體，科學家能精準調控MOF的孔徑大小與化學屬性。

想要儲氫，就設計能吸附氫分子的孔道；想要捕碳，就修飾對CO有高親和力的官能團。

三位獲獎者的貢獻，正是為這種[分子設計]奠定了基礎：

1989年，羅布森首次用銅離子與四臂有機分子，搭建出鉆石型拓撲的多孔晶體，提出[分子樂高]的構筑思路；

1997年，北川進突破[多孔材料必脆弱]的認知，證明MOF能像[肺]一樣可逆吸附甲烷、氧氣，提出[柔性多孔晶體]概念；

1999年，亞吉合成的MOF-5，比表面積突破2900㎡/g，且能在300℃下保持穩定，徹底打開MOF工業化的大門。

在新能源領域，MOF的價值最先體現在氫能上。作為[21世紀終極能源]，氫能的最大瓶頸是存儲。

傳統高壓儲氫需70MPa高壓，設備成本高且安全風險大；低溫液氫需-253℃超低溫，能耗占氫能總量的30%以上。

而MOF的出現，讓[常溫常壓儲氫]成為可能。2025年8月，《自然化學》刊發的研究顯示，一種[柔性晶格]MOF的儲氫量達6.5%，密度媲美70MPa高壓儲瓶；

中國科學院趙慎龍團隊更實現突破：通過室溫電沉積，制備出400平方厘米的MOF電極，用于電解水制氫時，能耗僅4.11kWh/Nm³H，且能穩定運行5000小時，制氫成本降至2.71美元/kg，接近美國能源部的商業目標。

這意味著氫燃料電池汽車的續航能翻番，亞吉團隊研發的ZIF-1000MOF，儲氫密度是傳統高壓技術的1.8倍。

同等體積下，氫燃料電池車的續航可從500公里躍升至1200公里，加氫時間仍保持3-5分鐘，徹底解決續航焦慮。

豐田、現代等車企已開始測試MOF儲氫系統，若落地，氫能重卡長途客車將率先替代燃油車。

MOF在碳捕集領域的潛力同樣驚人，當前工業碳捕集主要依賴[胺吸收法]，能耗高、易腐蝕設備，且無法應對200℃以上的高溫煙氣。

而清華大學與福州大學聯合團隊發現，鋅基MOF能在200℃工業煙氣中高效吸碳；揚州[碳捕捉]國家級示范項目引入MOF后，碳捕集能耗降低40%，成本預計下降50%。

創新驅動，破解新能源產業的[內卷困局]

當物理學獎與化學獎聚焦技術突破時，2025年諾貝爾經濟學獎則為這些技術的落地提供了[方法論]。

喬爾莫基爾等三位經濟學家提出的[創新驅動型增長]理論，直指當前新能源產業的核心矛盾。依賴傳統要素競爭的[內卷]，唯有通過創新生態構建才能打破。

2025年下半年的光伏產業正陷入這樣的困局，多晶硅收儲政策反復炒作，硅料價格脫離供求關系波動，組件成本每漲0.1元/W，光伏電站IRR就降0.3%-0.5%。

銀河證券測算顯示，若要滿足IRR≥6%的盈利要求，組件價格需低于0.7元/W，對應硅料價約38元/kg，但政策傳言導致價格反復，最終陷入[上游漲價、下游承壓]的內耗。

而諾獎技術的發展路徑，恰恰印證了[創新破內卷]的邏輯。這些突破不是一蹴而就，而是依賴基礎研究-技術轉化-產業落地的協同。

對中國新能源產業而言，這意味著需要從政策刺激轉向創新生態構建，比如建立MOF材料的行業標準，推動量子計算與光伏效率提升的跨領域合作，讓資本更多流向基礎研究與中試環節，而非短期炒作。

結尾：

2025年諾貝爾科學獎的揭曉，與其說是一次技術突破的表彰，不如說是一場能源革命的預告。

量子隧穿效應在光伏領域的深度應用，MOFs材料對氫能儲運的顛覆式創新，共同指向一個清晰的結論：光伏氫能正在從概念走向現實，成為能源轉型的核心驅動力。

從1920年代量子隧穿效應的理論提出，到2025年宏觀調控技術的諾獎加冕；

從1989年MOFs材料的首次發現，到如今儲氫技術的商業化突破，百年科學探索終于在能源領域結出碩果。

當光伏板在陽光下吸收能量，當MOFs材料在儲罐中靜靜吸附氫氣，一場深刻的能源變革正在悄然發生。

2025年的諾獎只是一個起點，更精彩的技術突破與產業變革，還在前方。

部分資料參考：21世紀經濟報道：《從光伏到氫能，2025年諾獎暗藏玄機》，低碳新型技術：《2025年諾貝爾化學獎與低碳材料革命：MOF從儲氫、DAC、反應器的應用技術解析》，上海科技大學：《從[分子樂高]到[碳中和技術]2025年諾貝爾化學獎解讀》，SciMaster賽大師：《2025諾貝爾物理學獎深度解析｜當量子跳隧走入[電路]世界》，量財經：《2025年諾貝爾獎深度解析：從宏觀量子效應到量子計算和量子安全的未來》

       原文標題 : AI芯天下丨分析丨2025諾獎暗藏的光伏氫能玄機，究竟是哪些技術突破？