江蘇科技大學首次以第一單位在Nature發表研究性論文
1月31日，江蘇科技大學、隆基綠能科技股份有限公司、澳大利亞科廷大學等合作的研究成果“Flexible Silicon Solar Cells with High Power-to-Weight Ratios”在國際頂級期刊Nature上發表（DOI: 10.1038/s41586-023-06948-y）。江蘇科技大學新能源團隊的李陽教授為第一作者，陳代芬教授（能源與動力學院）、許俊華和晏超教授（材料科學與工程學院）為通訊作者，鄭雨荷、蘇超為共同作者。該工作得到了隆基綠能李振國、徐希翔，科廷大學邵宗平，以及江科大校領導的大力支持和指導。本工作作為江蘇科技大學辦學90周年校慶代表性成果，也是學校首次以第一單位在《Nature》上發表的高水平研究成果，標志著我校新能源團隊及相關合作伙伴在高功率重量比柔性電池領域取得了重大研究進展。
晶硅太陽能電池是目前光伏產業的支柱產業。傳統的晶硅電池面臨兩大瓶頸問題：一是，產業化的大面積晶硅電池其功率轉換效率始終難以突破26%的關口。不同的技術路線，包括鈍化發射極背接觸（PERC）、隧穿氧化物鈍化接觸（TOPCon）、硅異質結（SHJ），商用轉換效率在24%~25%范圍內。另一方面，目前較為先進的晶硅電池厚度一般在150~180 μm范圍內，重量大、易破碎、無柔韌性。對安裝弧度要求高和重量要求嚴苛的使用環境，如海面漂浮式光伏（海）、曲面屋頂（陸）、衛星空間站（空）等，晶硅太陽能電池無法勝任。因此，研發具有高轉換效率、大面積、重量輕、柔韌性好、低成本的晶硅太陽能電池一直是研究人員的夢想。
早在數年前，我校新能源團隊就與邵宗平教授以及隆基綠能的研發團隊針對上述瓶頸開展聯合技術攻關。在本項工作中，團隊創新性的通過將晶圓減薄至55~130 μm厚度，并開發與之相適應的無外延復合梯度鈍化（低損傷連續等離子CVD）、自修復納米晶播種與摻雜接觸垂直生長、透明導電層的低損傷反應等離子沉積、無接觸激光轉印柵線等技術革新（圖2），使57~125 μm厚的SHJ電池的轉換效率達到了破記錄的26.81%（德國哈梅林太陽能研究所認證），其中57 μm厚電池的功率重量比達到了驚人的1.9 W/g，曲率半徑19 mm。
過去，提到薄膜太陽能電池概念，人們通常想到的是非晶硅或者有機太陽能電池。然而，當我們把晶體硅太陽能電池做的比A4紙（~100 μm）更薄，并且轉換效率>26%，晶硅太陽能電池已進入了薄膜太陽能電池領域，并有可能很快變得更薄、更高效。這項工作彌補了晶硅電池的一個短板，可以想象，在未來，晶硅太陽能電池可以像卷軸畫一樣卷起來，放在人們的背包或汽車后備箱里。
本成果在國際上首次實現了具有高柔韌性、高功率重量比的晶硅異質結太陽能電池，從根本上革新了人們對晶硅太陽能電池厚重、易碎的傳統印象，大大拓展了晶硅電池的應用范圍。本工作帶來的相關領域的技術革新具有重大的產業價值和發展前景。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-023-06948-y
DOI：https://doi.org/10.1038/s41586-023-06948-y
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