破解柔性叠层光伏产业化关键瓶颈 苏州大学团队在《Nature》发表两项突破性成果

新能源产业发展中,太阳能光伏技术的转换效率和实用性能一直是科研攻关的重点。

晶硅与钙钛矿叠层太阳电池因其理论转换效率上限超过43%,相比单一材料电池具有显著优势。

这种设计通过宽带隙钙钛矿与窄带隙晶硅的光谱互补,能够更加充分地利用太阳光谱,大幅提升单位面积的发电能力。

与此同时,该技术的柔性化特征使其具备轻质、可弯曲、能质比高等优点,在航空航天、消费电子、建筑光伏一体化等新兴领域拥有广阔的应用潜力。

然而,柔性叠层太阳电池从实验室走向产业化的过程中,仍面临两个关键瓶颈。

一方面,柔性器件的光电转换效率与刚性器件存在明显差距,难以满足商业应用需求;另一方面,在反复弯折和恶劣环保条件下,器件界面容易发生分层与失效,严重影响产品的使用寿命和可靠性。

这些问题的存在,成为制约该技术产业化进程的主要障碍。

针对上述难题,张晓宏教授团队联合隆基绿能科技股份有限公司等产业伙伴,从基础科学和工程应用两个维度提出了创新解决方案。

其一是构建具有"一松一紧"结构的双层缓冲层。

这一设计在纳米尺度上协同实现了应力耗散与高效电荷传输,既能够有效缓解材料在弯折过程中产生的机械应力,又不会影响器件的电学性能。

其二是发展了基于反应等离子体沉积的氢掺杂氧化铟铈薄膜制备方法。

这一技术创新有效减少了界面溅射损伤,同时优化了界面能级排列,为实现高效率和高稳定性奠定了基础。

基于上述技术突破,研究团队在60微米厚的超薄硅片上实现了33.6%的认证转换效率,创造了柔性叠层电池的效率新纪录。

同时,制备的大面积叠层电池样品尺寸达261平方厘米,相当于商业硅片规格,其转换效率也高达29.8%,创下大面积柔性叠层电池的世界纪录。

更为重要的是,在决定实用性的抗弯折性能测试中,器件在经历43000次极端弯折后仍保持初始效率的97%,充分展现了卓越的机械耐久性和可靠性。

这些成果的取得,充分体现了我国科研团队在新能源领域的创新能力和技术水平。

通过从界面力学与电学设计层面系统解决柔性叠层电池在效率与稳定性方面的核心难题,研究团队实现了硅基柔性光伏器件领域具有里程碑意义的重要突破。

这不仅为柔性太阳电池的产业化提供了技术支撑,也为全球光伏产业的升级发展指明了方向。

这项突破性研究不仅为柔性光伏技术产业化铺平了道路,更彰显了我国在新能源技术领域的创新实力。

从实验室到生产线的跨越,既需要科学家的智慧攻坚,也离不开产学研的深度融合。

在全球能源革命的大背景下,中国科研团队正以扎实的技术积累和开放的协作精神,为人类可持续发展贡献东方智慧。

未来,随着柔性光伏技术在更多场景落地应用,或将重塑能源生产与消费的既有格局。