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主要内容

柔性太阳能电池在可穿戴设备、便携式能源系统、建筑光伏一体化等特殊应用场景中,具备传统刚性太阳能电池难以替代的变革性潜力。但长期以来,该领域始终面临核心技术瓶颈——如何在实现高光电转换效率(PCE)的同时,兼顾优异的机械柔韧性与稳定的工作性能,这一难题严重制约了其产业化进程1–4。

针对这一挑战,阿卜杜拉国王科技大学StefaanDeWolf、苏州大学杨新波和张晓宏等人联合攻关,成功制备出一款性能全面突破的柔性钙钛矿/晶体硅(c-Si)叠层太阳能电池。该器件经认证的光电转换效率高达33.6%,开路电压(Voc)更是创下2.015V的纪录,核心性能已能与主流刚性太阳能电池相媲美,打破了“柔性器件性能必然妥协”的行业固有认知。

这款柔性叠层电池不仅效率亮眼,更在稳定性上展现出卓越表现,实现了“效率与稳定性双优”。机械稳定性方面,在17.6mm弯曲半径(Rb)下经过5000次反复弯折后,电池仍能保留初始效率的91%,足以应对实际应用中的频繁形变需求;运行稳定性上,连续光照条件下,其T80寿命(效率衰减至初始值80%的时间)超过2000小时,远超行业平均水平;环境适应性上,经1000小时湿热(DH)测试后,效率仍维持初始值的90%,展现出抵御复杂环境的强韧能力。

这一系列突破性成果的背后,离不开两项关键技术创新的支撑。其一,团队采用反应等离子体沉积(RPD)技术,制备出铈-氢共掺杂氧化铟(ICO:H)复合层(RL)。该复合层能够有效促进自组装单分子层(SAMs)的均匀覆盖,同时优化界面电荷转移效率,大幅降低电荷复合损失。其二,通过原位退火工艺制备的锌掺杂氧化铟(IZO)前透明电极,在提升光电转换性能的同时,显著增强了电极的机械稳定性,为器件整体的柔韧性、稳定性与高效性提供了双重保障。

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文献信息

Flexible perovskite/silicon tandem solar cells with 33.6% efficiency

Shibo Wang, Wenhao Li, Cao Yu, Wei Shi, Qian Kang, Fengxian Cao, Kun Gao, Liu Yang, Bowen Yang, Jian Zhou, Shaofei Yang, Qi Wang, Qin Fei, Xi Chen, Gaoyuan Chen, Pengxu Chen, Zijia Li, Wei-Chih Hsu, Zhongliang Yan, Yang Bai, Wenzhu Liu, Stefaan De Wolf, Xinbo Yang & Xiaohong Zhang

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09849-4