柔性太陽能電池在航空航天、可穿戴電子、建筑一體化光伏等特定應用場景中展現出變革性潛力。然而,其發展長期面臨一個根本性挑戰:難以同時實現高功率轉換效率、卓越的機械韌性與長期操作穩定性。鈣鈦礦基多結太陽能電池,特別是單片集成的鈣鈦礦/晶體硅串聯結構,通過將寬禁帶鈣鈦礦頂部電池與c-Si底部電池堆疊,成為一種兼具超高效率和成本效益的變革性策略。近年來,剛性鈣鈦礦/c-Si串聯電池的認證效率已從2013年的13.7%迅速提升至2025年的34.9%,顯著超越單結太陽能電池的Shockley-Queisser極限。然而,柔性串聯電池的研究卻相對滯后,此前最高效率僅為29.88%,遠低于剛性對應物,亟需在效率、柔性和穩定性之間取得平衡。
鑒于此,蘇州大學張曉宏教授、楊新波教授與阿卜杜拉國王科技大學Stefaan De Wolf副教授成功研制出一種認證效率達33.6%的柔性鈣鈦礦/c-Si串聯太陽能電池,其開路電壓創下2.015 V的紀錄,性能媲美剛性版本。該電池在17.6 mm彎曲半徑下經歷5,000次彎曲循環后仍保持91%的初始效率,并展現出卓越的操作穩定性與濕熱穩定性:在連續光照下T??壽命超過2,000小時,在1,000小時濕熱測試后保留90%的初始效率。這一突破得益于兩項關鍵技術:采用反應等離子體沉積的鈰氫共摻雜氧化銦復合層,提升了自組裝單分子層的覆蓋度與界面電荷轉移效率;以及引入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韌性。相關研究成果以題為“Flexible perovskite/silicon tandem solar cells with 33.6% efficiency”發表在最新一期《nature》上。
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