中国科学家研发出新型柔性单晶硅太阳能电池厚度仅60微米

中国科学家开发了一种边缘圆滑处理技术，基于该技术研发的柔性单晶硅太阳能电池，薄如纸，厚度60微米，而且可以像纸一样进行弯曲、折叠。这项技术能够显著提升硅片的“柔韧性”，使60微米厚度的柔性单晶硅太阳能电池可以像纸一样进行弯曲、折叠。

研究团队通过高速相机，发现单晶硅在弯曲应力作用下发生断裂时，总是从边缘的“V”字型沟槽处开始，说明此区域为单晶硅的“力学短板”。上述论文指出，通过钝化“V”字型沟槽的锐度，可以控制单晶硅的断裂行为，改变其在弯曲载荷下的应力状态和变形机制。基于此，研究团队创新开发出了边缘圆滑处理技术，将硅片边缘表面和侧面尖锐的“V”字形沟槽处理成平滑的“U”字形沟槽。处理后的单晶硅的断裂方式发生了改变，从“脆性”断裂行为转变成“弹塑性”二次剪切带断裂行为，后者更不易断裂，可以像纸张一样进行折叠、弯曲，弯曲角度可超360度。

这种边缘钝化技术能够实现商业化大规模（>240 cm²）生产柔性单晶硅太阳电池，转换效率大于24%。通过运行稳定性测试发现，这些电池在经过1000次侧向弯曲循环后仍能保持百分百的功率转换效率。组装成大型（>10000 cm²）柔性模块的电池，在经历120小时的热循环（-70 C~85 C）后，平均相对功率损失只有0.32%。此外，当它们附着在一个软气囊上并暴露于空气流中20分钟后，功率仍能保留96.03%。该实验主要是模拟风暴期间的风吹情况。

这项工艺处理技术并不复杂，效果却十分显著。仅60微米厚的单晶硅太阳电池，在经过处理后最小弯曲半径可达5毫米以下，还能重复弯曲，弯曲角度超过360度。在柔韧性增强的同时，还基本不影响太阳电池的光电转化效率。目前，该工艺已经过批量生产的验证，为轻质、柔性单晶硅太阳电池的发展提供了一条可行的技术路线。