1.效率達33.6%的柔性鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池

(資料圖片僅供參考)

柔性太陽能電池在特殊應用領域具有變革性潛力，但其發(fā)展長期受限于如何在實現(xiàn)高光電轉換效率的同時，兼具優(yōu)異的機械韌性與運行穩(wěn)定性。

本研究阿卜杜拉國王科技大學Stefaan De Wolf、蘇州大學楊新波和張曉宏等人報道了一種認證效率達33.6%的柔性鈣鈦礦/晶體硅疊層太陽能電池，并實現(xiàn)了2.015 V的開路電壓記錄，性能媲美剛性器件。該柔性疊層電池在17.6 mm彎曲半徑下經(jīng)歷5000次彎曲循環(huán)后，仍保持91%的初始效率;在連續(xù)光照下的運行穩(wěn)定性表現(xiàn)出色，T??壽命超過2000小時;在85°C/85%相對濕度的濕熱測試中，1000小時后仍保持90%的初始效率。這一突破得益于采用反應等離子體沉積的鈰氫共摻氧化銦復合層，提升了自組裝分子覆蓋度與界面電荷傳輸效率，并結合原位退火的鋅摻雜氧化銦前透明電極，顯著增強了器件的光電性能與機械強度。

研究亮點：

效率創(chuàng)紀錄，性能媲美剛性器件

柔性鈣鈦礦/硅疊層電池認證效率達33.6%，開路電壓高達2.015 V，幾乎追平剛性疊層電池的最高水平。

界面與電極協(xié)同工程，兼顧高效與強韌

采用RPD ICO:H復合層，增強自組裝分子吸附與界面電荷復合;

原位退火IZO電極顯著提升導電性、透光性與抗彎曲性能。

卓越的機械與濕熱穩(wěn)定性

在17.6 mm彎曲半徑下5000次循環(huán)后仍保持91%效率;

T??壽命> 2000小時，濕熱測試1000小時后效率保持90%，滿足實際應用標準。

Wang, S., Li, W., Yu, C. et al. Flexible perovskite/silicon tandem solar cells with 33.6% efficiency. Nature (2025).

https://doi.org/10.1038/s41586-025-09849-4

2.雙緩沖層的柔性鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池

鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池因其超高的光電轉換效率而成為下一代光伏技術的有力候選者。然而，在反復的環(huán)境應力循環(huán)中產(chǎn)生的機械應力，仍然是柔性鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池面臨的關鍵挑戰(zhàn)，容易導致界面剝離與器件性能衰減。

本研究隆基綠能科技股份有限公司何博、曲銘浩、徐希翔和李振國、蘇州大學劉江、張曉宏等人提出一種具有應力釋放機制的雙緩沖層策略，能夠協(xié)同減輕后續(xù)濺射沉積過程中的離子轟擊損傷，增強界面附著力，同時保持高效的電荷提取能力。通過調(diào)控原子層沉積的吹掃時間，制備出疏松的SnO?緩沖層以耗散應變能，而致密的SnO?層則確保良好的電接觸。基于該雙緩沖層結構，構建在60微米厚超薄硅底電池上的柔性疊層太陽能電池，在1 cm2面積上獲得認證效率33.4%，在260 cm2晶圓尺寸面積上獲得認證效率29.8%，單位重量功率高達1.77 W/g。優(yōu)化后的疊層電池展現(xiàn)出優(yōu)異的耐久性，在空氣中最大曲率半徑約40 mm下經(jīng)過43000次彎曲循環(huán)后，仍保持初始效率的97%以上;在-40°C至85°C熱循環(huán)250次后，也保持約97%的初始效率。

研究亮點：

創(chuàng)紀錄的高效率與輕量化結合

在1 cm2和260 cm2面積上分別實現(xiàn)33.4%和29.8%的認證效率，同時單位重量功率高達1.77 W/g，遠超傳統(tǒng)柔性光伏器件。

創(chuàng)新的雙緩沖層設計

通過調(diào)控ALD工藝中吹掃時間，構建“致密+疏松”SnO?雙層結構，既保障電荷傳輸，又有效釋放應力，顯著提升界面附著力與抗離子轟擊能力。

卓越的機械與環(huán)境穩(wěn)定性

經(jīng)歷43000次彎曲循環(huán)與250次熱循環(huán)后，效率保持率仍超過97%，滿足IEC標準測試要求，具備實際應用潛力。

Fang, Z., Ding, L., Yang, Y. et al. Flexible perovskite/silicon tandem solar cell with a dual buffer layer. Nature (2025).

https://doi.org/10.1038/s41586-025-09835-w