記者從中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所獲悉,該所新能源技術(shù)中心研究員劉正新、副研究員劉文柱領銜的團隊,研制成功60微米厚度單晶硅太陽電池。它可以像紙一樣折疊,最小彎曲半徑達到5毫米,重復彎曲角度超過360度,且保持電池性能不變。這項工作通過簡單工藝處理,實現(xiàn)了柔性單晶硅太陽電池制造,并在量產(chǎn)線驗證了批量生產(chǎn)的可行性,為輕質(zhì)、柔性單晶硅太陽電池的發(fā)展提供一條可行的技術(shù)路線。相關研究成果于北京時間24日深夜發(fā)表于國際頂尖學術(shù)期刊《自然》,并被選為當期封面。
近年來,研究人員通過材料結(jié)構(gòu)工程和高端設備開發(fā)的協(xié)同創(chuàng)新,將單晶硅太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率提高到26.8%,接近理論極限29.4%。同時,單晶硅太陽電池在光伏市場占有率也提升到95%以上。
科研人員介紹,常規(guī)太陽電池在地面光伏電站和分布式光伏得到大規(guī)模應用,而柔性太陽電池在可穿戴電子、移動通信、光伏建筑一體化、航空航天等領域也有巨大發(fā)展空間。然而,國內(nèi)外尚未開發(fā)出商用的輕質(zhì)、高效、大面積、低成本柔性太陽電池滿足該領域的應用需求。
中科院上海微系統(tǒng)所研究團隊發(fā)現(xiàn),單晶硅太陽電池在彎曲應力作用下的斷裂,總是從單晶硅片邊緣處的“V”字形溝槽開始產(chǎn)生裂痕,該區(qū)域被定義為硅片的“力學短板”。為此,研究團隊推出邊緣圓滑處理技術(shù),將硅片邊緣的表面和側(cè)面尖銳的“V”字形溝槽處理成平滑的“U”字形溝槽,從而讓彎曲應變有效分散,抑制應變斷裂行為。這一結(jié)構(gòu)設計方案可顯著提升硅片的柔韌性。
“由于圓滑策略僅在硅片邊緣實施,基本不影響太陽電池的光電轉(zhuǎn)化效率,同時能夠顯著提升太陽電池的柔性,未來在航空航天、綠色建筑、便攜式電源等方面具有廣闊的應用前景。”劉正新表示,研究團隊開發(fā)的大面積柔性光伏組件已經(jīng)成功應用于臨近空間飛行器、建筑光伏一體化和車載光伏等領域。
來源:新民晚報 記者 郜陽
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