上海市嘉定区人民政府

薄如纸，可弯曲、可折叠的太阳电池来啦！北京时间2023年5月24日，位于嘉定的中科院上海微系统与信息技术研究所以第一单位在国际知名科研期刊《Nature》上发表关于太阳电池的最新研究进展，该成果也被选为当期的封面。

据介绍，中科院上海微系统所最新研发的柔性单晶硅太阳电池，厚度只有60微米，不仅薄如纸，还可以弯曲、折叠，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。

中科院上海微系统所的研究团队通过高速相机观察发现，单晶硅太阳电池在弯曲应力作用下的断裂总是从单晶硅片边缘处的“V”字型沟槽开始萌生裂痕，该区域被定义为硅片的“力学短板”。

根据这一现象，研究团队创新地开发了边缘圆滑处理技术，将硅片边缘的表面和侧面尖锐的“V”字型沟槽处理成平滑的“U”字型沟槽，改变介观尺度上的结构对称性，结合分析，发现单晶硅的“脆性”断裂行为转变成“弹塑性”二次剪切带断裂行为。同时，由于圆滑处理只限于硅片边缘区域，不影响硅片表面和背面对光的吸收能力，从而保持了太阳电池的光电转换效率不变。该结构设计方案可以显著提升硅片的柔韧性，从而使60微米厚度的单晶硅太阳电池可以像A4纸一样进行折叠操作，最小弯曲半径达到5毫米以下（图1a）；也可以进行重复弯曲，弯曲角度超过360度（图1b）。

图1. a 柔性太阳电池硅片弯曲半径小于5毫米；b柔性太阳电视弯曲角度超过360度。

中科院上海微系统所研究员刘正新介绍，此次研究通过简单工艺处理实现了柔性单晶硅太阳电池制造，并在量产线验证了批量生产的可行性，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。同时，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（图2）。

图2. 柔性单晶硅太阳电池组件成功应用于临近空间飞行器、光伏建筑一体化、车载光伏等领域。

据了解，中科院上海微系统所新能源技术中心自2010年成立以来，聚焦非晶硅/单晶硅异质结（Silicon Heterojunction）太阳电池的研究开发，取得了多个原创性科研成果，近三年以第一通讯单位在《Nature》《Nature Energy》《Joule》等国际顶尖学术杂志上发表论文，同时多项重要研究成果在大规模产业化、临近空间开发、极地科考站可再生能源供电等领域获得了规模化应用。

作者：通讯员高田蕾
编辑：沈悦