薄膜晶硅电池实现两大技术突破！

近日，江苏科技大学、隆基绿能科技股份有限公司、澳大利亚科廷大学三方合作， 在国际上首次制造出高柔韧性、高功率重量比的晶硅异质结太阳能电池， 相关研究成果发表在国际期刊【自然】。

能随意弯曲的薄膜型晶硅太阳能电池。来源：江苏科技大学

薄膜晶硅电池实现两大技术突破

近年来，我国光伏发电行业发展迅猛，太阳能电池技术的发展受到越来越多关注。

目前，太阳能电池可分为两类：晶硅电池、薄膜电池。 晶硅太阳能电池以硅为主要材料，是目前最为成熟、应用最广的光伏发电技术，全球晶硅电池市占率达90%以上。薄膜电池又分为铜铟镓硒、碲化镉、钙钛矿、砷化镓等不同材料类型。目前，薄膜电池存在发电效率低、寿命短等缺点，距离规模化、产业化和商业化发展仍有一段距离。

江苏科技大学科学技术研究院副院长李阳 介绍，晶硅电池经过数十年发展，正面临两大技术瓶颈：一是大面积的晶硅电池光电转换效率难以突破26%；二是目前较为先进的晶硅电池，其厚度一般在150微米至180微米，难以应用于海面漂浮式光伏、曲面屋顶、卫星、空间站等对材料重量或柔韧性要求较高的场景。

「从2019年起，我们开始研发兼具高转换效率、大面积、重量轻、柔韧性好、低成本等特性的晶硅太阳能电池。」李阳说，想让晶硅电池变薄变软，必须把晶圆衬底厚度降下来。

晶硅太阳能电池为「三明治」结构，中间是晶圆衬底，上下分别覆盖钝化层、掺杂接触层、导电层等，其中，晶圆衬底厚度占到电池厚度的99%以上。针对上述问题，李阳团队与隆基中央研究院徐希翔博士团队开展了联合技术攻关。

经过努力，他们研发的晶圆最薄达50微米，并开发出表界面钝化、掺杂接触生长等新技术新工艺，使57微米至125微米厚的电池的转换效率达到了破纪录的26.06%-26.81%。 其中，57微米厚的晶硅异质结电池功率重量比达到了1.9瓦/克，曲率半径19毫米，功率重量比是市面现有产品的2-3倍。

应用场景极大拓展

传统晶硅太阳能电池因其厚重、不能弯曲，只能制成平板式组件，以矩阵形式组成集中或分布式发电场。而对于航空航天、曲面屋顶、穿戴式电子产品等应用场景，因其对重量、柔性有较高要求，大多使用薄膜太阳能电池。

「过去，提到薄膜太阳能电池，人们通常想到的是非晶硅或者有机太阳能电池。但是， 我们研发的晶硅电池比A4纸还薄，可以弯曲成一个卷，而且比薄膜电池更薄，比传统晶硅电池更高效。」 李阳说。

以航空航天飞行器为例，其对重量要求极为严苛，过去一直使用薄膜太阳能电池，但薄膜电池成本高昂、使用寿命短，并不能满足商用要求。

新型薄膜型晶硅电池，厚度比传统电池减少一半，重量与硅料成本也随之降低。最重要的是，它实现了大曲率的柔韧性。「目前，除了不能对折，它可以弯曲成任意的弧度，大大拓展了晶硅电池应用范围。」李阳说。

据悉，新型薄膜型晶硅电池已在隆基绿能实现规模化制造和商业化应用。 李阳表示，他们还在继续尝试制造更轻柔、更高效的晶硅电池，或许有一天，晶硅电池可以像胶卷一样便携。

来源：科技日报

审核：余早早

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