矽太陽能電池是商業化光伏發電的支柱，進一步提高大面積柔性電池的功率轉換效率仍然是一個重要的研究目標。
2024年1月31日，江蘇科技大學陳代芬、許俊華、晏超、隆基中央研究院李振國、徐希翔、澳大利亞科廷大學邵宗平共同通訊在Nature線上發表題為“Flexible silicon solar cells with high power-to-weight ratios”的研究論文，該研究報告了一種具有高功率重量比的柔性矽太陽能電池。
晶體矽(c-Si)太陽能電池一直是綠色能源和可再生能源的支柱，佔全球發電量的3.6%，併成為世界上大多數地區最具成本效益的新發電選擇。雖然c-Si太陽能電池目前佔太陽能電池市場的95%以上，其晶圓厚度通常為150-180 μm，但在衛星、航天器和無人機等一些極端應用場景中使用是不可可行的，並且需要進一步減輕太陽能電池的重量和靈活性。因此，將c-Si晶片的厚度降低到比典型的c-Si太陽能電池薄得多，從而將“薄膜太陽能電池”的優點納入c-Si太陽能電池，是許多研究的重點。然而，所有被研究的薄c-Si太陽能電池(55-130 μm)的功率轉換效率(PCEs)幾十年來一直保持在23.27-24.70%的範圍內。
最近，前後觸點矽異質結(SHJ)太陽能電池由於其雙面發電、低成本和可擴充套件生產的優勢，與交叉觸點配置相比，已成為下一代光伏器件的強大競爭者。為了在可彎曲厚度(<130 μm)的前提下進一步提高前後接觸SHJ太陽能電池的效能，必須仔細研究和最佳化每個技術步驟(鈍化，摻雜接觸層生長，金屬氧化物導電層沉積和網格線印刷)，並有效地連線所有步驟，同時避免不必要的介面損壞。
FT和SF SHJ太陽能電池示意圖（圖源自Nature）
該研究報告了一種結合的方法來提高矽異質結太陽能電池的功率轉換效率，同時使它們具有靈活性。研究人員使用低損傷連續等離子體化學氣相沉積來防止外延，使用自恢復奈米晶體播種和垂直生長來開發摻雜觸點，使用無接觸鐳射轉移印刷來沉積低遮光網格線。製備了不同厚度(55 ~ 130 μm)的高效能電池，效率分別為26.06% (57 μm)、26.19% (74 μm)、26.50% (84 μm)、26.56% (106 μm)和26.81% (125 μm)。晶圓變薄不僅降低了重量和成本，而且有利於電荷遷移和分離。
結果表明，與厚層太陽能電池相比，厚度為57 μm的柔性薄層太陽能電池具有最高的功率重量比(1.9 W g−1)和開路電壓(761 mV)。所表徵的所有太陽能電池的面積均為274.4 cm2，電池元件可確保在電位誘導降解和光誘導降解老化試驗中的可靠性。這一技術進步為柔性、輕量化、低成本和高效太陽能電池的商業化提供了實際基礎，並且有望將晶體矽太陽能電池彎曲或捲起來用於旅行。
https://www.nature.com/articles/s41586-023-06948-y
