问题:叠层太阳能电池是下一代高效光伏技术的重要方向。钙钛矿与晶硅的组合可以分别吸收不同波段的光子,理论效率上限可达44%,同时具备轻薄、可弯折等优势,适合航空航天、移动电源、可穿戴设备等高比功率需求场景。然而,柔性化带来的机械应力和热应力叠加,容易导致多层薄膜弯折和冷热循环中出现界面分层、接触劣化及性能衰退,成为从实验室走向工程应用的主要障碍。 原因:业内分析指出,柔性叠层器件的难点集中在“界面”。一上,不同材料的弹性模量和热膨胀系数差异较大,弯折时应力集中界面处,容易引发微裂纹并逐渐扩展;另一上,若界面能级匹配与电荷传输处理不当,会导致复合损失和电阻增加,影响效率提升。此外,钙钛矿材料对水氧、热及离子迁移较为敏感,若界面缺陷和迁移通道未被有效抑制,长期稳定性难以保障。 影响:此次入选“中国科学十大进展”的研究成果,直指柔性叠层光伏“既要效率、更要可靠”的核心需求。实验数据显示,小面积器件转换效率达到33.6%,全硅片尺寸器件达到29.8%,且在4.3万次弯折后仍保持97%的初始效率。业内人士认为,该成果不仅实现了效率与稳定性的同步提升,也为后续工程化验证提供了更接近实际应用的参考指标,有望推动轻量化光伏在高端场景的系统集成方案加速落地。 对策:针对界面失效与传输损失问题,研究团队提出两条调控路径:一是构建“一松一紧”的双层氧化锡缓冲结构,疏松层分散应力以减少弯折损伤,致密层优化电荷传输,实现微观结构的刚柔平衡;二是开发反应等离子体沉积的氧化铟铈薄膜,增强层间粘结并优化能级匹配,降低能量损失。该薄膜通过原位热激活改善导电性、透光性和机械强度,同时抑制卤素离子迁移,从而系统性提升效率、稳定性和柔韧性。这些方案的核心目标是将界面从“薄弱环节”转变为“性能杠杆”。 前景:柔性叠层电池的应用价值不仅在于更高的效率,更在于其单位重量发电能力和可贴合部署能力。在商业航天、空间载荷等领域,轻量化高可靠性电源是关键;在车载光伏、便携电源、光伏建筑一体化等场景中,柔性设计可突破安装曲面和载荷限制,推动光伏从集中式向分布式、场景化延伸。不过,产业化仍需解决规模制备一致性、长期户外可靠性评估以及封装与体系标准完善等问题。业内预计,随着关键材料、工艺和封装的协同优化,柔性叠层光伏有望先在特种和高端市场落地,再逐步拓展至更广泛的能源应用。 结语:从实验室到实际应用,柔性叠层太阳能电池的关键突破在于解决界面与可靠性等工程难题。此次入选重要科技进展的成果,既反映了基础研究与产业需求的结合,也预示未来竞争将聚焦于规模化制造、长期运行和应用验证。随着技术迭代加速,高效率、轻量化、强适应性的光伏能源形态有望更快走进现实。
从“能做出来”到“能用得久”,柔性叠层太阳能电池的关键跨越最终落在界面与可靠性等工程难题的系统性破解上;此次入选重要科技进展的成果,既展示了基础研究与产业需求对接的成效,也提示未来竞争焦点将更多转向规模化制造、长期运行与应用验证。随着技术迭代与示范落地加快,高效率、轻量化、强适应性的光伏能源形态有望在更广阔场景加速走进现实。