零碳科技：我国技术新突破，可弯曲太阳能电池打破效率记录

近日，我国科学家的一项突破解决了一个重大的设计挑战：将光滑的钙钛矿层粘合到更粗糙的 CIGS 衬底上，从而推动了柔性太阳能技术的发展。

新技术使用智能溶剂作和种子层来提高附着力、效率和耐用性。其结果是柔性串联太阳能电池在功率输出方面可与刚性模型相媲美，并且可以弯曲数千次而不会损失太多性能。这可能是制造超高效、轻便太阳能电池投入实际使用的转折点。

通过更好的附着力提高太阳能电池效率

研究人员开发了一种通过改进顶层和底层粘合在一起的方式，使柔性叠层太阳能电池更加高效和耐用。

该设计的核心是铜铟镓硒 （CIGS），这是一种广泛使用的半导体，以其可调谐的带隙、强光吸收、对温度变化的低敏感性和出色的长期稳定性而闻名。这些特性使 CIGS 成为下一代叠层太阳能电池底层的理想材料。

在柔性叠层太阳能电池中，钙钛矿（一种高效的光吸收材料）的顶层与 CIGS 底层配对。这种组合为轻质、高性能太阳能电池板提供了巨大的潜力。然而，CIGS 层的粗糙质地使得很难在顶部沉积高质量的钙钛矿薄膜，这对商业发展构成了主要障碍。

改善层粘合的巧妙策略

在今天（4 月 18 日）发表在《自然能源》杂志上的一项研究中，由科学院宁波材料技术与工程研究所 （NIMTE） 叶继春教授领导的研究小组开发了一种创新的反溶剂晶种策略，以增强钙钛矿顶部电池在粗糙表面上的性能。

科学家们分离了自组装单层 （SAM） 吸附和溶解的过程，同时整合了钙钛矿种子。他们利用高极性溶剂来防止溶解过程中 SAM 聚集，而低极性溶剂作为反溶剂，促进吸附过程中形成致密的 SAM。此外，预混合的种子层提高了钙钛矿的润湿性和结晶度，确保了对基材的强粘附力。

打破柔性太阳能电池效率的记录

凭借这些创新，该团队制造了 1.09 cm² 的柔性单片钙钛矿/CIGS 叠层太阳能电池。与顶级刚性同类产品竞争时，该器件实现了令人印象深刻的 24.6% 稳定效率（认证为 23.8%），这是迄今为止柔性薄膜太阳能电池的最高报告值之一。

在 1cm 半径下运行 320 小时和 3,000 次弯曲循环后，该设备保持了其初始效率的 90% 以上，表现出卓越的机械耐用性和长期稳定性。

迈向商业太阳能突破的飞跃

这一成就为开发高性价比、高性能的柔性叠层太阳能电池铺平了道路，推动了叠层太阳能电池技术的商业应用。

参考资料：2025 年 4 月 18 日，Nature Energy。

DOI： 10.1038/s41560-025-01760-6