國家自然科學基金委員會近日揭曉了2025年度“中國科學十大進展”,其中一項關于柔性疊層太陽能電池的研究成果格外引人注目。該成果通過創新性的界面調控方法,成功解決了柔性疊層電池在效率和穩定性方面的關鍵難題,為航空航天等高端領域的應用開辟了新路徑。
與傳統太陽能電池不同,柔性鈣鈦礦/晶硅疊層太陽能電池采用多層材料疊加設計,能夠吸收不同波段的太陽光,理論上光電轉換效率可達44%。這種電池不僅發電效率高,還具有輕質、柔性、成本低等顯著優勢,在航空航天、可穿戴設備等領域展現出廣闊的應用前景。然而,材料層間的界面分層和性能衰減問題,一直是制約其從實驗室走向市場的主要障礙。
針對這一技術瓶頸,蘇州大學與隆基綠能科技股份有限公司的聯合研究團隊提出了兩項突破性的界面調控方案。第一項創新是構建了“一松一緊”的雙層氧化錫緩沖結構。研究團隊負責人介紹,疏松多孔層如同減震裝置,能有效吸收和分散彎曲變形產生的應力;致密層則像高速通道,確保電荷快速穩定傳輸。這種“剛柔并濟”的設計在納米尺度上平衡了應力緩沖與傳輸效率的矛盾,顯著提升了電池的耐用性。
第二項創新是開發了一種基于反應等離子體沉積的氧化銦鈰薄膜。這種薄膜具有強大的粘合作用,能夠像膠水一樣將各功能層緊密結合,同時精準調控界面能級,減少能量損失。在制備過程中,薄膜通過原位熱激活和結構重排,同步提升了導電性、透光性和機械性能,并抑制了鹵素離子遷移,從而全面增強了器件的效率、穩定性和柔韌性。
基于上述創新,研究團隊成功制備出柔性鈣鈦礦/晶硅疊層太陽能電池。實驗數據顯示,小面積器件的光電轉換效率達到33.6%,全硅片尺寸器件達到29.8%,均刷新了世界紀錄。在抗彎折測試中,器件經過43000次彎折后仍保持97%的初始效率,無明顯衰減,充分證明了其優異的機械耐久性和環境適應性。
這項成果標志著硅基柔性光伏技術取得了重大突破,有望為商業航天、太空算力等領域提供高性能、輕量化、高可靠性的光伏能源解決方案。同時,它也將為車載光伏、光伏建筑一體化等新興應用場景釋放巨大的技術與產業潛力,推動新能源技術向輕量化、便攜化、場景化方向升級。











