傳統(tǒng)晶硅太陽能電池，因晶硅材料的高脆性而不能彎折，限制了它在柔性電池領(lǐng)域的應(yīng)用。5月25日，記者從長沙理工大學(xué)獲悉，學(xué)?！昂鎸W(xué)者”特聘教授劉小春團(tuán)隊(duì)，與中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所、中科院航空航天信息研究所、通威太陽能（四川）有限公司和上?？萍即髮W(xué)等國內(nèi)外20家科研機(jī)構(gòu)團(tuán)隊(duì)合作，基于球差校正透射電子顯微鏡表征技術(shù)，在原子尺度分辨率下揭示了晶硅電池基片從本征“脆性”向輕質(zhì)“柔性”轉(zhuǎn)變的微觀機(jī)理。這一研究結(jié)果在線發(fā)表于北京時(shí)間5月24日國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》上。該成果為研發(fā)更輕質(zhì)、高效、低成本的柔性晶硅太陽能電池奠定了理論基礎(chǔ)。
晶硅太陽能電池以晶硅為基體材料，是目前最廣泛應(yīng)用于光伏產(chǎn)業(yè)的太陽能電池。但因?yàn)槠浔菊鞔嘈?，不易彎折，仍受限于太空、極地等應(yīng)用場景。
長沙理工大學(xué)客座教授、中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所副研究員劉文柱創(chuàng)新性地采用硝酸/氫氟酸化學(xué)鈍化法，制備出了可大角度彎折的太陽能電池模組。
劉小春則從理論上闡述了柔性太陽能電池模組的內(nèi)在機(jī)理。
劉小春介紹，團(tuán)隊(duì)對硅基片進(jìn)行TEM原位彎曲測試，觀測到傳統(tǒng)晶硅太陽能電池表面呈金字塔尖和塔谷的應(yīng)力集中現(xiàn)象，這與團(tuán)隊(duì)通過百萬級原子動態(tài)分子動力學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)相吻合，證實(shí)了曲率半徑小的金字塔谷易造成應(yīng)力集中效應(yīng)，從而導(dǎo)致傳統(tǒng)硅太陽能電池?zé)o法承受彎曲應(yīng)力，呈現(xiàn)“脆性”的微觀機(jī)理。
“‘金字塔谷’是造成應(yīng)力集中和失效的根源，但對晶硅材料進(jìn)行鈍化處理可改變硅基片的斷裂方式。我們發(fā)現(xiàn)，鈍化后的硅基片在斷裂過程中會消耗更多能量，從而使晶硅具備了‘柔性’特質(zhì)。當(dāng)然，這一結(jié)論也得到了幾何相位分析方法的驗(yàn)證?！眲⑿〈赫f。這一研究為鈍化處理硅基片這一創(chuàng)新工藝的產(chǎn)業(yè)化推廣提供了理論支撐。