柔性太陽(yáng)能電池在航空航天、可穿戴電子、建筑一體化光伏等特定應(yīng)用場(chǎng)景中展現(xiàn)出變革性潛力。然而,其發(fā)展長(zhǎng)期面臨一個(gè)根本性挑戰(zhàn):難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)高功率轉(zhuǎn)換效率、卓越的機(jī)械韌性與長(zhǎng)期操作穩(wěn)定性。鈣鈦礦基多結(jié)太陽(yáng)能電池,特別是單片集成的鈣鈦礦/晶體硅串聯(lián)結(jié)構(gòu),通過(guò)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(lái),剛性鈣鈦礦/c-Si串聯(lián)電池的認(rèn)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(jié)太陽(yáng)能電池的Shockley-Queisser極限。然而,柔性串聯(lián)電池的研究卻相對(duì)滯后,此前最高效率僅為29.88%,遠(yuǎn)低于剛性對(duì)應(yīng)物,亟需在效率、柔性和穩(wěn)定性之間取得平衡。
鑒于此,蘇州大學(xué)張曉宏教授、楊新波教授與阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)Stefaan De Wolf副教授成功研制出一種認(rèn)證效率達(dá)33.6%的柔性鈣鈦礦/c-Si串聯(lián)太陽(yáng)能電池,其開(kāi)路電壓創(chuàng)下2.015 V的紀(jì)錄,性能媲美剛性版本。該電池在17.6 mm彎曲半徑下經(jīng)歷5,000次彎曲循環(huán)后仍保持91%的初始效率,并展現(xiàn)出卓越的操作穩(wěn)定性與濕熱穩(wěn)定性:在連續(xù)光照下T??壽命超過(guò)2,000小時(shí),在1,000小時(shí)濕熱測(cè)試后保留90%的初始效率。這一突破得益于兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù):采用反應(yīng)等離子體沉積的鈰氫共摻雜氧化銦復(fù)合層,提升了自組裝單分子層的覆蓋度與界面電荷轉(zhuǎn)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(qiáng)了器件的光電性能與機(jī)械韌性。相關(guān)研究成果以題為“Flexible perovskite/silicon tandem solar cells with 33.6% efficiency”發(fā)表在最新一期《nature》上。
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