上海推出“紙一樣”的電池

新民晚報訊 記者從中國科學院上海微系統與信息技術研究所獲悉，該所新能源技術中心研究員劉正新、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展提供一條可行的技術路線。相關研究成果于北京時間24日深夜發表于國際頂尖學術期刊《自然》，并被選為當期封面。

　　近年來，研究人員通過材料結構工程和高端設備開發的協同創新，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%。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，常規太陽電池在地面光伏電站和分布式光伏得到大規模應用，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展空間。然而，國內外尚未開發出商用的輕質、高效、大面積、低成本柔性太陽電池滿足該領域的應用需求。

　　中科院上海微系統所研究團隊發現，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”字形溝槽開始產生裂痕，該區域被定義為硅片的“力學短板”。為此，研究團隊推出邊緣圓滑處理技術，將硅片邊緣的表面和側面尖銳的“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。這一結構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，研究團隊開發的大面積柔性光伏組件已經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。（郜陽）

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