钙钛矿/硅叠层太阳能电池作为新型光伏器件,因其显著提升的效率(钙钛矿/硅叠层电池效率已突破30%)近期受到广泛关注,但固有刚性限制了其柔性应用。近期突破性研究表明,通过硅衬底减薄可制备稳定柔性硅异质结(SHJ)电池,为建筑光伏一体化、车载光伏、农业光伏及物联网设备供电等场景提供轻量化解决方案。在安装场地受限地区,这种柔性轻质电池可应用于曲面建筑外墙、承重受限屋顶、道路隔音墙等特殊场景,推动城市分布式能源发展。
2025年4月13日,日本东京都市大学Ryousuke Ishikawa等于Solar RRL刊发高效柔性钙钛矿/硅叠层太阳能电池的最新研究成果。该研究通过将钙钛矿太阳能电池制备在可弯曲薄晶硅电池上,开发出柔性叠层器件。通过将硅衬底厚度减薄至约60微米、表面构建微米级织构并引入低折射率掺杂层,制备出效率超过21%的柔性硅异质结电池。同时开发<200℃的顶电池制备工艺以避免底电池性能衰减,成功制备出迄今最高效的柔性叠层电池(图1)。进一步在织构化表面优化自组装单分子层处理工艺,并在柔性SHJ基底上构建倒置钙钛矿电池,最终实现26.5%效率的柔性钙钛矿/硅叠层太阳能电池。
该研究成果为开发高效、轻质、柔性太阳能电池提供了新思路,有望加速光伏技术在传统硅电池不适用的场景中的应用推广。

图1. 新型柔性钙钛矿/硅叠层太阳能电池结构示意图

图2. 减薄SHJ电池结构示意图与外量子效率(EQE)光谱

图3. 半透明钙钛矿电池EQE光谱与电流密度-电压(J-V)特性曲线

图4. 钙钛矿层在平面硅与织构化硅表面生长的截面SEM图像

图5. 钙钛矿/薄硅叠层电池结构示意图与实物照片

图6. 叠层电池EQE光谱与J-V特性曲线
责任编辑:周末