问题——效率逼近上限与新场景需求并存，柔性化成为关键突破口。近年来，光伏发电成本持续下降，技术竞争也从单纯追求转换效率，转向“高效率+高可靠+可部署”的综合比拼。单结晶硅电池实验室效率不断逼近理论极限，更提升的空间逐渐变小；同时，可穿戴设备、曲面建筑一体化、车载移动电源以及未来空天装备等新兴应用，对电池提出“更轻、更薄、可弯折、能复杂环境长期工作”的新要求。柔性叠层路线因兼具高效率潜力与轻量化优势，被视为打开增量应用的重要方向，但其工程化挑战也最突出——弯折、热胀冷缩与机械冲击容易引发界面失效，导致性能衰减和寿命缩短。 原因——“界面分层”制约柔性叠层电池可靠性，成为商业化落地的核心障碍。叠层太阳能电池通过叠加不同材料与功能层，更充分利用太阳光谱，其中钙钛矿与晶硅叠层被认为具备更高的理论效率上限。为实现柔性，需要进一步减薄硅片，但材料越薄、结构越轻，器件就越容易受微小应力与界面缺陷影响。在反复弯曲和温度循环条件下，如果层间机械匹配不足、粘结强度不够，便可能出现裂纹扩展、层间剥离、载流子复合增加等问题，最终导致效率下降甚至失效。这也是柔性叠层电池从实验室走向长期可靠应用必须跨越的关键门槛。 影响——界面调控新方案实现“又柔又韧”，带动效率纪录与轻量化指标同步提升。此次入选“中国科学十大进展”的成果，聚焦柔性叠层电池的界面可靠性难题，提出面向复杂工况的界面结构设计方案。团队以“一紧一松”的双缓冲层结构为核心：疏松层用于吸收并耗散形变带来的应变能，降低应力集中；致密层则负责高效电荷提取与稳固连接，在保证电学性能的同时提升结构强度。通过纳米尺度的分层设计与功能协同，器件在保持可弯折特性的同时增强耐受能力，为高效率输出提供更稳定的载流子通道与界面环境。 在该技术支撑下，基于约60微米超薄硅片制备的柔性叠层太阳能电池获得权威机构认证的33.4%实验室效率；在全硅片尺寸条件下，实测效率达到29.8%，均刷新同类器件纪录。同时，其功率重量比达到1.77瓦/克，体现出明显的轻量化优势。业内认为，这类指标的同步提升不仅意味着效率进步，更重要的是在“可用、耐用、可部署”上迈出关键一步，为高比功率供能系统的实际落地提供了可行路径。 对策——从单点突破走向系统工程，需联合推进标准验证与产业链适配。柔性叠层电池要实现规模化应用，仍需在材料稳定性、封装体系、量产一致性与成本控制各上形成系统性方案。一方面，应围绕弯折疲劳、热循环、湿热老化、辐照与真空等典型工况，建立更贴近应用的评价体系与测试标准，用数据闭环推动工艺迭代；另一方面，要推动关键材料、界面层工艺与封装技术在产业链端的适配优化，形成可复制、可放大的制造路线。同时，应用端可通过示范项目牵引，在建筑曲面、移动装备、特种电源等场景开展工程验证，尽快打通从实验室指标到工程指标的转化路径。 前景——光伏竞争从“效率赛道”转向“场景赛道”，柔性叠层有望成为新增长极。随着能源结构转型持续推进，光伏应用边界不断扩展，“在哪里发电、怎样发电、如何更可靠地发电”正在成为新的增长逻辑。柔性叠层电池兼具高效率潜力与形态自由度，未来在曲面载体、轻量化平台、分布式与移动式供能等领域具备更大空间，尤其在对重量与面积高度敏感的空天应用中，功率重量比与可靠性可能直接决定系统能力上限。此次成果入选国家级科学进展名单表达出清晰信号：在继续提升效率的同时，关键技术攻关需要对齐真实应用约束，以可靠性和可制造性推动“技术领先”转化为“产业竞争力”。
当传统光伏技术逐渐逼近物理极限，中国科学家以新的思路推动柔性能源取得突破。这项进展不只是刷新实验室数据，更为更多能源应用场景提供了新的可能。在碳中和目标推动下，中国光伏产业正加速迈向全球前列，并以更具落地价值的创新，为可持续未来贡献力量。