1月31日，江蘇科技大學(xué)、隆基綠能科技股份有限公司、澳大利亞科廷大學(xué)等合作的研究成果“Flexible Silicon Solar Cells with High Power-to-Weight Ratios”在國(guó)際頂級(jí)期刊Nature上發(fā)表（DOI: 10.1038/s41586-023-06948-y）。江蘇科技大學(xué)新能源團(tuán)隊(duì)的李陽教授為第一作者，陳代芬教授（能源與動(dòng)力學(xué)院）、許俊華和晏超教授（材料科學(xué)與工程學(xué)院）為通訊作者，鄭雨荷、蘇超為共同作者。該工作得到了隆基綠能李振國(guó)、徐希翔，科廷大學(xué)邵宗平，以及江科大校領(lǐng)導(dǎo)的大力支持和指導(dǎo)。本工作作為江蘇科技大學(xué)辦學(xué)90周年校慶代表性成果，也是學(xué)校首次以第一單位在《Nature》上發(fā)表的高水平研究成果，標(biāo)志著我校新能源團(tuán)隊(duì)及相關(guān)合作伙伴在高功率重量比柔性電池領(lǐng)域取得了重大研究進(jìn)展。
晶硅太陽能電池是目前光伏產(chǎn)業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)。傳統(tǒng)的晶硅電池面臨兩大瓶頸問題：一是，產(chǎn)業(yè)化的大面積晶硅電池其功率轉(zhuǎn)換效率始終難以突破26%的關(guān)口。不同的技術(shù)路線，包括鈍化發(fā)射極背接觸（PERC）、隧穿氧化物鈍化接觸（TOPCon）、硅異質(zhì)結(jié)（SHJ），商用轉(zhuǎn)換效率在24%~25%范圍內(nèi)。另一方面，目前較為先進(jìn)的晶硅電池厚度一般在150~180 μm范圍內(nèi)，重量大、易破碎、無柔韌性。對(duì)安裝弧度要求高和重量要求嚴(yán)苛的使用環(huán)境，如海面漂浮式光伏（海）、曲面屋頂（陸）、衛(wèi)星空間站（空）等，晶硅太陽能電池?zé)o法勝任。因此，研發(fā)具有高轉(zhuǎn)換效率、大面積、重量輕、柔韌性好、低成本的晶硅太陽能電池一直是研究人員的夢(mèng)想。
早在數(shù)年前，我校新能源團(tuán)隊(duì)就與邵宗平教授以及隆基綠能的研發(fā)團(tuán)隊(duì)針對(duì)上述瓶頸開展聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)。在本項(xiàng)工作中，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性的通過將晶圓減薄至55~130 μm厚度，并開發(fā)與之相適應(yīng)的無外延復(fù)合梯度鈍化（低損傷連續(xù)等離子CVD）、自修復(fù)納米晶播種與摻雜接觸垂直生長(zhǎng)、透明導(dǎo)電層的低損傷反應(yīng)等離子沉積、無接觸激光轉(zhuǎn)印柵線等技術(shù)革新（圖2），使57~125 μm厚的SHJ電池的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了破記錄的26.81%（德國(guó)哈梅林太陽能研究所認(rèn)證），其中57 μm厚電池的功率重量比達(dá)到了驚人的1.9 W/g，曲率半徑19 mm。
過去，提到薄膜太陽能電池概念，人們通常想到的是非晶硅或者有機(jī)太陽能電池。然而，當(dāng)我們把晶體硅太陽能電池做的比A4紙（~100 μm）更薄，并且轉(zhuǎn)換效率>26%，晶硅太陽能電池已進(jìn)入了薄膜太陽能電池領(lǐng)域，并有可能很快變得更薄、更高效。這項(xiàng)工作彌補(bǔ)了晶硅電池的一個(gè)短板，可以想象，在未來，晶硅太陽能電池可以像卷軸畫一樣卷起來，放在人們的背包或汽車后備箱里。
本成果在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了具有高柔韌性、高功率重量比的晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池，從根本上革新了人們對(duì)晶硅太陽能電池厚重、易碎的傳統(tǒng)印象，大大拓展了晶硅電池的應(yīng)用范圍。本工作帶來的相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)革新具有重大的產(chǎn)業(yè)價(jià)值和發(fā)展前景。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-023-06948-y
DOI：https://doi.org/10.1038/s41586-023-06948-y
本文鏈接：江蘇科技大學(xué)首次以第一單位在Nature發(fā)表研究性論文http://m.lensthegame.com/show-11-2682-0.html
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