我國科學家重大突破!像紙一樣可彎曲折疊的太陽能電池,來啦!

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

在此之前，薄膜太陽能領域，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。

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

當下的光伏圈多少有點浮躁，但光伏科學研究領域，卻很有些“靜氣”。從研究成果到產業化，肯定還有很長的路要走，但是仍要為年輕的中國科學家們點贊！

超薄、可彎曲的太陽能電池來了！

我國科研人員開發了一種邊緣圓滑處理技術，基于該技術研發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。相關研究成果5月24日在線發表于《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用于臨近空間飛行器、光伏建筑一體化、車載光伏等領域。

厚度只有60微米的太陽能電池

單晶硅太陽能電池是當前開發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化效率高的優點，是光伏市場的主導產品。

現階段，單晶硅太陽能電池主要應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，做成凹凸不平的結構，能更好地吸收太陽光，通常叫“金字塔結構”。

這一次，研究團隊找到了破解謎題的關鍵。

他們通過高速相機觀察發現，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，這個區域也被定義為硅片的“力學短板”。

有了這個發現以后，研究人員就開發了相應的邊緣圓滑處理技術，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，從專業上說叫“介觀結構的對稱性處理”，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“改變了規則”。

論文指出，這種邊緣鈍化技術可實現大規模（>240 cm）的商業化生產，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次左右彎曲循環后，該電池仍能保持100%的功率轉換效率。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120小時后仍保留99.62%的功率。此外，當連接到軟氣囊時，它們在暴露于氣流中20分鐘后仍保留96.03%的功率——軟氣囊模擬暴風雨中的風。

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了柔韌性，但由于功率轉換效率較低，它們的使用受到限制。而且，以鈣鈦礦電池為例，會有有毒物質釋放到環境中，而且在大面積、以及不穩定的操作條件下，性能表現較差。

在過去，很多從事柔性太陽能電池的企業都倒閉了——最有名的例子當屬漢能。

柔性太陽電池在移動通信、車載移動能源、航空航天等諸多領域具有廣泛的應用空間，輕薄、便攜、可彎曲，同時還不會降低轉換效率，此次柔性單晶硅太陽電池的開發，不僅能夠降低太陽電池的生產成本，還將為太陽能光伏應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，對通信應用、資源勘測、軍事應用等都有很大的幫助。

去年9月，中國科學院上海微系統與信息技術研究所微系統技術重點實驗室研究員劉正新團隊聯合電子科大教授劉明偵團隊，開發了轉換效率接近29%的鈣鈦礦/硅異質結SHJ疊層太陽電池，成為當時基于產業化全絨面SHJ太陽電池的最高效率。

中科院上海微系統所新能源技術中心自2010年成立以來，聚焦非晶硅/單晶硅異質結太陽電池的研究開發，取得了多個原創性科研成果，且多項重要研究成果在臨近空間開發、極地科考站可再生能源供電等領域獲得了規?；?、產業化應用。