柔性太陽能電池，終于來了！而且，是咱們中國科學(xué)家研究出來的。它像紙一樣薄，可以反復(fù)折疊上千次。

在此之前，薄膜太陽能領(lǐng)域，有一個著名的失敗者——漢能。另外，中國光伏教父施正榮博士投資的上邁新能源，也一直致力于這方面的研究。

(資料圖片僅供參考)

在本屆SNEC展會上，趕碳號還注意到日托光伏有柔性輕質(zhì)組件產(chǎn)品在現(xiàn)場展示，頗有些驚艷。

當(dāng)下的光伏圈多少有點浮躁，但光伏科學(xué)研究領(lǐng)域，卻很有些“靜氣”。從研究成果到產(chǎn)業(yè)化，肯定還有很長的路要走，但是仍要為年輕的中國科學(xué)家們點贊！

超薄、可彎曲的太陽能電池來了！

我國科研人員開發(fā)了一種邊緣圓滑處理技術(shù)，基于該技術(shù)研發(fā)的柔性單晶硅太陽能電池，薄如紙，厚度60微米，而且可以像紙一樣進行彎曲、折疊。相關(guān)研究成果5月24日在線發(fā)表于《自然》雜志，并被選為封面文章。

柔性單晶硅太陽能電池組件成功應(yīng)用于臨近空間飛行器、光伏建筑一體化、車載光伏等領(lǐng)域。

厚度只有60微米的太陽能電池

單晶硅太陽能電池是當(dāng)前開發(fā)最快的一種太陽能電池，具有使用壽命長、制備工藝完善以及轉(zhuǎn)化效率高的優(yōu)點，是光伏市場的主導(dǎo)產(chǎn)品。

現(xiàn)階段，單晶硅太陽能電池主要應(yīng)用于分布式光伏電站與地面光伏電站，如果將其做成可以彎曲的柔性太陽能電池，就可以廣泛應(yīng)用于建筑、背包、帳篷、汽車、帆船甚至飛機上，為房屋、各種便攜式電子及通信設(shè)備、交通工具等提供輕便的清潔能源。

論文共同通訊作者、中科院上海微系統(tǒng)所研究員劉正新表示，由于單晶硅是一種高純度的硅材料，具有非常高的結(jié)晶度，是一種硬度高的脆性材料，難以制成柔性太陽電池。

硅片是脆性材料，容易碎。像人們撕一張紙或者碎一個東西，一般都是從邊上開始碎，太陽電池也是這樣。因為做太陽電池都會在表面進行處理，做成凹凸不平的結(jié)構(gòu)，能更好地吸收太陽光，通常叫“金字塔結(jié)構(gòu)”。

這一次，研究團隊找到了破解謎題的關(guān)鍵。

他們通過高速相機觀察發(fā)現(xiàn)，單晶硅太陽電池在彎曲時的斷裂，總是從單晶硅片邊緣處的“V”字形溝槽開始萌生裂痕，這個區(qū)域也被定義為硅片的“力學(xué)短板”。

有了這個發(fā)現(xiàn)以后，研究人員就開發(fā)了相應(yīng)的邊緣圓滑處理技術(shù)，就是把邊緣很尖銳的“V”形凹槽處理成圓滑的，把它磨成“U”形，從專業(yè)上說叫“介觀結(jié)構(gòu)的對稱性處理”，這樣處理以后就不容易斷裂。

《自然》雜志稱，劉文柱與劉正新的研究“改變了規(guī)則”。

論文指出，這種邊緣鈍化技術(shù)可實現(xiàn)大規(guī)模（>240 cm）的商業(yè)化生產(chǎn)，高效的（>24%）硅太陽能電池，并且可以像一張紙一樣卷起。

在1,000次左右彎曲循環(huán)后，該電池仍能保持100%的功率轉(zhuǎn)換效率。在組裝成大型（>10,000 cm2）柔性模塊后，這些電池在-70°C至85°C之間熱循環(huán)120小時后仍保留99.62%的功率。此外，當(dāng)連接到軟氣囊時，它們在暴露于氣流中20分鐘后仍保留96.03%的功率——軟氣囊模擬暴風(fēng)雨中的風(fēng)。

在此之前，由非晶硅、Cu(In,Ga)Se2、CdTe、有機物和鈣鈦礦制成的薄膜太陽能電池實現(xiàn)了柔韌性，但由于功率轉(zhuǎn)換效率較低，它們的使用受到限制。而且，以鈣鈦礦電池為例，會有有毒物質(zhì)釋放到環(huán)境中，而且在大面積、以及不穩(wěn)定的操作條件下，性能表現(xiàn)較差。

在過去，很多從事柔性太陽能電池的企業(yè)都倒閉了——最有名的例子當(dāng)屬漢能。

柔性太陽電池在移動通信、車載移動能源、航空航天等諸多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用空間，輕薄、便攜、可彎曲，同時還不會降低轉(zhuǎn)換效率，此次柔性單晶硅太陽電池的開發(fā)，不僅能夠降低太陽電池的生產(chǎn)成本，還將為太陽能光伏應(yīng)用場景打開一片新天地。

劉正新介紹，減薄以后，電池可以柔性彎曲，產(chǎn)生幾個用途：

一個是可以攜帶，因為它輕了；第二就是在曲面的屋頂，甚至墻面上更容易安裝；第三，現(xiàn)在很多新能源車，都有很大的儲能電池，如果裝在車頂上也是可以用的。另外，很多人用無人機來攝影、進行通訊和資源探測，如果裝上這種太陽電池，它既輕效率又高，可以長航時飛行，對通信應(yīng)用、資源勘測、軍事應(yīng)用等都有很大的幫助。

去年9月，中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所微系統(tǒng)技術(shù)重點實驗室研究員劉正新團隊聯(lián)合電子科大教授劉明偵團隊，開發(fā)了轉(zhuǎn)換效率接近29%的鈣鈦礦/硅異質(zhì)結(jié)SHJ疊層太陽電池，成為當(dāng)時基于產(chǎn)業(yè)化全絨面SHJ太陽電池的最高效率。

中科院上海微系統(tǒng)所新能源技術(shù)中心自2010年成立以來，聚焦非晶硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)太陽電池的研究開發(fā)，取得了多個原創(chuàng)性科研成果，且多項重要研究成果在臨近空間開發(fā)、極地科考站可再生能源供電等領(lǐng)域獲得了規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

標(biāo)簽：