我國科研人員開發(fā)柔性單晶硅太陽電池技術(shù)
從中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所(以下簡稱“中科院上海微系統(tǒng)所”)獲悉,科研人員開發(fā)柔性單晶硅太陽電池技術(shù),使60微米厚度的單晶硅太陽電池可以像A4紙一樣進(jìn)行折疊操作。相關(guān)成果于今年5月24日在《Nature》發(fā)表,并被選為當(dāng)期的封面。 ![]() 柔性單晶硅太陽電池組件成功應(yīng)用于臨近空間飛行器、車載光伏等領(lǐng)域。 早在上世紀(jì)五十年代,美國貝爾實(shí)驗(yàn)室的研究者就發(fā)明了單晶硅太陽電池,利用單晶硅晶圓實(shí)現(xiàn)了太陽光能轉(zhuǎn)換成電能的突破,并成功用于人造衛(wèi)星,當(dāng)時(shí)的光電轉(zhuǎn)換效率僅有5%左右。近幾年,研究人員通過材料結(jié)構(gòu)工程和高端設(shè)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%,制造成本和綜合發(fā)電成本大幅度下降,在我國大部分地區(qū)達(dá)到平價(jià)上網(wǎng)。同時(shí),單晶硅太陽電池在光伏市場(chǎng)的占有率也上升到95%以上。 除了常規(guī)太陽電池在地面光伏電站和分布式光伏的大規(guī)模應(yīng)用以外,柔性太陽電池在可穿戴電子、移動(dòng)通訊、車載移動(dòng)能源、航空航天等領(lǐng)域也具有巨大的發(fā)展空間,然而國內(nèi)外尚未開發(fā)出商用的高效、輕質(zhì)、大面積、低成本柔性太陽電池,以滿足這些領(lǐng)域的應(yīng)用需求。 中科院上海微系統(tǒng)所的研究團(tuán)隊(duì)通過高速相機(jī)觀察發(fā)現(xiàn),單晶硅太陽電池在彎曲應(yīng)力作用下的斷裂,總是從單晶硅片邊緣處的“V”字型溝槽開始萌生裂痕,該區(qū)域被定義為硅片的“力學(xué)短板”。 根據(jù)這一現(xiàn)象,研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新地開發(fā)了邊緣圓滑處理技術(shù),將硅片邊緣的表面和側(cè)面尖銳的“V”字型溝槽處理成平滑的“U”字型溝槽。文章通訊作者狄增峰研究員介紹,這種做法讓彎曲應(yīng)變能夠有效分散,抑制了應(yīng)變斷裂行為,提升了硅片的柔韌性。 |