2023-05-29 08:59
记者从中国科学院上海微系统与信息技术研究所获悉，该所新能源技术中心研究员刘正新、副研究员刘文柱领衔的团队，研制成功60微米厚度单晶硅太阳电池。它可以像纸一样折叠，最小弯曲半径达到5毫米，重复弯曲角度超过360度，且保持电池性能不变。这项工作通过简单工艺处理，实现了柔性单晶硅太阳电池制造，并在量产线验证了批量生产的可行性，为轻质、柔性单晶硅太阳电池的发展提供一条可行的技术路线。相关研究成果于北京时间24日深夜发表于国际顶尖学术期刊《自然》，并被选为当期封面。
近年来，研究人员通过材料结构工程和高端设备开发的协同创新，将单晶硅太阳电池的光电转换效率提高到26.8%，接近理论极限29.4%。同时，单晶硅太阳电池在光伏市场占有率也提升到95%以上。
科研人员介绍，常规太阳电池在地面光伏电站和分布式光伏得到大规模应用，而柔性太阳电池在可穿戴电子、移动通信、光伏建筑一体化、航空航天等领域也有巨大发展空间。然而，国内外尚未开发出商用的轻质、高效、大面积、低成本柔性太阳电池满足该领域的应用需求。
中科院上海微系统所研究团队发现，单晶硅太阳电池在弯曲应力作用下的断裂，总是从单晶硅片边缘处的“V”字形沟槽开始产生裂痕，该区域被定义为硅片的“力学短板”。为此，研究团队推出边缘圆滑处理技术，将硅片边缘的表面和侧面尖锐的“V”字形沟槽处理成平滑的“U”字形沟槽，从而让弯曲应变有效分散，抑制应变断裂行为。这一结构设计方案可显著提升硅片的柔韧性。
“由于圆滑策略仅在硅片边缘实施，基本不影响太阳电池的光电转化效率，同时能够显著提升太阳电池的柔性，未来在航空航天、绿色建筑、便携式电源等方面具有广阔的应用前景。”刘正新表示，研究团队开发的大面积柔性光伏组件已经成功应用于临近空间飞行器、建筑光伏一体化和车载光伏等领域。
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