让晶硅太阳能电池像纸片一样可弯折 长沙理工大学学者突破性成果在国际顶级学刊上发表

晶硅太阳能电池是目前最广泛应用于光伏产业的太阳能电池，因其本征“脆性”，长期受限于航空航天等应用场景。日前，我国科学家研制出可以像纸片一样弯折，且不易断裂的高柔性晶硅太阳能电池，其成果于北京时间5月24日晚在国际顶级学术杂志《自然》以封面文章形式刊发。

论文第一通讯作者和第一作者为中国科学院上海微系统与信息技术研究所副研究员、长沙理工大学客座教授刘文柱，共同通讯作者为长沙理工大学“湖湘学者”特聘教授刘小春。

刘小春介绍，现在常见的光伏太阳电池都是由单晶硅制成，单晶硅是一种脆性材料，当人们给它施加应力时容易碎，尤其是要把它做得更便宜、厚度减薄的时候，就更容易碎。因此，大角度弯曲而不损坏的硅片在过去几乎不可能实现，其主要原因就是硅片的力学特征限制了其柔韧性。

“我们通过观察发现，传统晶硅太阳能电池表面呈金字塔谷的应力集中现象。在弯曲应力作用下，它总是从硅片周围区域尖锐的微小沟槽区域发生断裂。”刘小春说，基于此，课题组开发了一种硅片边缘圆滑处理方法，就是将硅片边缘表面和侧面尖锐的“V”字形沟槽处理成平滑的“U”字形沟槽，从而改变了硅片边缘的微结构以及力学特性，在增强硅片柔韧性同时，又不影响硅片对光的吸收能力。

刘文柱创新性地采用硝酸/氢氟酸化学钝化法和等离子体各向同性刻蚀方法，制备出可大角度弯折的太阳能电池模组。刘小春团队则采用先进的双球差校正透射电子显微镜表征技术，揭示了单晶硅片变“柔”的微观机理。

基于此技术生产的柔性单晶硅太阳电池，即使经过双面对折弯曲测试1000次后，光电转换效率仍然保持100%。当前，这一柔性太阳能电池板已规模化应用于南极科考站可再生能源供电系统等领域。

刘小春认为，这一研究成果将突破性拓展晶硅太阳能电池在空间应用、绿色建筑、车载移动能源等领域的应用前景，或可带来大规模柔性太阳能电池的爆炸式增长。