我國科研人員開發(fā)柔性單晶硅太陽電池技術
從中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所（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，使60微米厚度的單晶硅太陽電池可以像A4紙一樣進行折疊操作。相關成果于今年5月24日在《Nature》發(fā)表，并被選為當期的封面。 $ ?HOke
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柔性單晶硅太陽電池組件成功應用于臨近空間飛行器、車載光伏等領域。 }nsxo5WP
早在上世紀五十年代，美國貝爾實驗室的研究者就發(fā)明了單晶硅太陽電池，利用單晶硅晶圓實現(xiàn)了太陽光能轉換成電能的突破，并成功用于人造衛(wèi)星，當時的光電轉換效率僅有5%左右。近幾年，研究人員通過材料結構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)達到平價上網(wǎng)。同時，單晶硅太陽電池在光伏市場的占有率也上升到95%以上。 lYF~CNvE
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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)模應用以外，柔性太陽電池在可穿戴電子、移動通訊、車載移動能源、航空航天等領域也具有巨大的發(fā)展空間，然而國內外尚未開發(fā)出商用的高效、輕質、大面積、低成本柔性太陽電池，以滿足這些領域的應用需求。 L@|xpq
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中科院上海微系統(tǒng)所的研究團隊通過高速相機觀察發(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”字型溝槽開始萌生裂痕，該區(qū)域被定義為硅片的“力學短板”。 !` A]YcQ
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根據(jù)這一現(xiàn)象，研究團隊創(chuàng)新地開發(fā)了邊緣圓滑處理技術，將硅片邊緣的表面和側面尖銳的“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，這種做法讓彎曲應變能夠有效分散，抑制了應變斷裂行為，提升了硅片的柔韌性。 0qCx.<"p8#
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文章通訊作者劉正新研究員說，由于圓滑處理只限于硅片邊緣區(qū)域，不影響硅片表面和背面對光的吸收能力，從而保持了太陽電池的光電轉換效率不變，未來在空間應用、綠色建筑、便攜式電源等方面具有廣闊的應用前景。 {o."T/?d'
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這一結構設計方案可以顯著提升硅片的“柔韌性”，60微米厚度的單晶硅太陽電池可以像A4紙一樣進行折疊操作，最小彎曲半徑達到5毫米以下；也可以進行重復彎曲，彎曲角度超過360度。 5x2m ]u
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這項研究通過簡單工藝處理實現(xiàn)了柔性單晶硅太陽電池制造，并在量產線驗證了批量生產的可行性，為輕質、柔性單晶硅太陽電池的發(fā)展提供了一條可行的技術路線。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、車載光伏等領域。
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