可像A4纸一样弯折 我国成功开发柔性单晶硅太阳电池

“双碳”目标的提出大大推动了太阳能等清洁能源产业的发展。以往的单晶硅太阳电池虽然具备成本较低、原材料廉价易得、制造工艺相对成熟等优势，但也有一个致命缺陷那就是脆弱易碎。研究团队找到了问题的症结，将硅片的边缘区域进行圆滑处理，制出了光电转化效率高、像纸一样薄且极具韧性的电池。这项技术提升了光伏能源的经济性和竞争力，应用前景广阔。

通过边缘圆滑处理技术，我国科研人员打破了硅片的“力学短板”，让60微米厚度的单晶硅太阳电池能像A4纸一样弯折，最小弯曲半径达到5毫米以下，还能卷成筒状，轻薄且不易碎。这项技术将在可穿戴电子、光伏建筑一体化、航空航天等领域拥有巨大发展空间。昨天，相关成果以封面文章形式在《自然》杂志发表。

单晶硅太阳电池能将太阳光能转换成电能。近几年，单晶硅太阳电池的光电转换效率提高到26.8%，已接近理论极限，制造成本和综合发电成本大幅度下降，在我国大部分地区达到平价上网。不过，越轻薄的单晶硅越脆，让太阳电池在变“柔”的同时保持高效、轻质、大面积、低成本，是国内外科学家努力的目标。

通过高速相机拍摄的影像，中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究团队找到了硅片的“力学短板”——单晶硅太阳电池在被外力弯曲时，其裂痕总是从硅片边缘的“V”字型沟槽产生。“我们通过处理让沟槽从‘V’变成‘U’，让它变得更圆滑，这样就有效分散了应力，让硅片有更强的柔韧性。”中科院上海微系统所研究员狄增峰介绍。

这项工艺处理技术并不复杂，效果却十分显著。仅60微米厚的单晶硅太阳电池，经过处理后最小弯曲半径可达5毫米以下，还能重复弯曲，弯曲角度超过360度。在柔韧性增强的同时，还基本不影响太阳电池的光电转化效率。

目前，该工艺已经过批量生产的验证，为轻质、柔性单晶硅太阳电池的发展提供了一条可行的技术路线。研究团队开发的大面积柔性光伏组件已经成功应用于临近空间飞行器、建筑光伏一体化和车载光伏等领域，未来在空间应用、绿色建筑、便携式电源等方面具有广阔的应用前景。