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我们的研究人员发现晶硅太阳能电池变得“柔软”

科技日报记者 俞慧友。柔软

由于晶硅材料的研究高脆性,传统的发现晶硅太阳能电池不能弯曲,限制了其在柔性电池领域的晶硅应用。5月25日,太阳记者从长沙理工大学获悉,池变学校“湖湘学者”特聘教授刘小春团队与中国科学院上海微系统与信息技术研究所、柔软中国科学院航空航天信息研究所、研究通威太阳能(四川)有限公司、发现上海科技大学等20家国内外科研机构合作,晶硅基于球差校正透射电子显微镜表征技术,太阳晶硅电池基片从本征“脆性”向轻质“柔性”的池变微观机制在原子尺度分辨率下揭示。北京时间5月24日,柔软国际顶尖学术期刊《自然》在网上发表了该研究结果。研究该研究结果发表在北京时间5月24日国际顶级学术期刊《自然》上。发现这一结果为柔性晶硅太阳能电池开发更轻、更高效、更低成本奠定了理论基础。

晶硅太阳能电池以晶硅为基材,是目前光伏行业应用最广泛的太阳能电池。但由于其本征脆性,不易弯曲,仍受太空、极地等应用场景的限制。

刘文柱,长沙理工大学客座教授,中国科学院上海微系统与信息技术研究所副研究员,创新性地采用硝酸/氢氟酸化学钝化法,制备了大角度弯曲的太阳能电池模块。

理论上,刘小春阐述了柔性太阳能电池模块的内在机制。

刘晓春介绍,团队TEM原位弯曲试验,观察传统晶体硅太阳能电池表面金字塔尖和塔谷应力集中现象,通过数百万原子动态分子动力学模拟实验,确认金字塔谷曲率半径小容易引起应力集中效应,导致传统硅太阳能电池无法承受弯曲应力,呈现“脆性”微观机制。

“金字塔谷”是应力集中和失效的根源,但钝化晶硅材料可以改变硅基板的断裂方式。我们发现钝化硅基板在断裂过程中会消耗更多的能量,从而使晶硅具有“柔性”的特性。当然,几何相位分析方法也验证了这一结论。刘小春说。本研究为钝化处理硅基片的产业化推广提供了理论支持。

(图片由受访者提供)。

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