来源:江苏科技大学 发布时间:2024/2/1 19:55:46
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江苏科技大学首次以第一单位在Nature发表研究性论文

 

1月31日,江苏科技大学、隆基绿能科技股份有限公司、澳大利亚科廷大学等合作的研究成果“Flexible Silicon Solar Cells with High Power-to-Weight Ratios”在国际顶级期刊Nature上发表(DOI: 10.1038/s41586-023-06948-y)。江苏科技大学新能源团队的李阳教授为第一作者,陈代芬教授(能源与动力学院)、许俊华和晏超教授(材料科学与工程学院)为通讯作者,郑雨荷、苏超为共同作者。该工作得到了隆基绿能李振国、徐希翔,科廷大学邵宗平,以及江科大校领导的大力支持和指导。本工作作为江苏科技大学办学90周年校庆代表性成果,也是学校首次以第一单位在《Nature》上发表的高水平研究成果,标志着我校新能源团队及相关合作伙伴在高功率重量比柔性电池领域取得了重大研究进展。

晶硅太阳能电池是目前光伏产业的支柱产业。传统的晶硅电池面临两大瓶颈问题:一是,产业化的大面积晶硅电池其功率转换效率始终难以突破26%的关口。不同的技术路线,包括钝化发射极背接触(PERC)、隧穿氧化物钝化接触(TOPCon)、硅异质结(SHJ),商用转换效率在24%~25%范围内。另一方面,目前较为先进的晶硅电池厚度一般在150~180 μm范围内,重量大、易破碎、无柔韧性。对安装弧度要求高和重量要求严苛的使用环境,如海面漂浮式光伏(海)、曲面屋顶(陆)、卫星空间站(空)等,晶硅太阳能电池无法胜任。因此,研发具有高转换效率、大面积、重量轻、柔韧性好、低成本的晶硅太阳能电池一直是研究人员的梦想。

早在数年前,我校新能源团队就与邵宗平教授以及隆基绿能的研发团队针对上述瓶颈开展联合技术攻关。在本项工作中,团队创新性的通过将晶圆减薄至55~130 μm厚度,并开发与之相适应的无外延复合梯度钝化(低损伤连续等离子CVD)、自修复纳米晶播种与掺杂接触垂直生长、透明导电层的低损伤反应等离子沉积、无接触激光转印栅线等技术革新(图2),使57~125 μm厚的SHJ电池的转换效率达到了破记录的26.81%(德国哈梅林太阳能研究所认证),其中57 μm厚电池的功率重量比达到了惊人的1.9 W/g,曲率半径19 mm。

过去,提到薄膜太阳能电池概念,人们通常想到的是非晶硅或者有机太阳能电池。然而,当我们把晶体硅太阳能电池做的比A4纸(~100 μm)更薄,并且转换效率>26%,晶硅太阳能电池已进入了薄膜太阳能电池领域,并有可能很快变得更薄、更高效。这项工作弥补了晶硅电池的一个短板,可以想象,在未来,晶硅太阳能电池可以像卷轴画一样卷起来,放在人们的背包或汽车后备箱里。

本成果在国际上首次实现了具有高柔韧性、高功率重量比的晶硅异质结太阳能电池,从根本上革新了人们对晶硅太阳能电池厚重、易碎的传统印象,大大拓展了晶硅电池的应用范围。本工作带来的相关领域的技术革新具有重大的产业价值和发展前景。

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-023-06948-y 

DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-023-06948-y 

 
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