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我国柔性太阳能电池创造新的世界纪录

图1是顶着传统太阳能电池板的汽车。

图2是覆盖着柔性太阳能电池的汽车。

传统的太阳能电池就像一块玻璃，而柔性太阳能电池的厚度只有几十微米，更像一张纸，甚至一块透明薄膜。比如，我国空间站使用的柔性三结砷化镓太阳电池阵，单板厚度不足1毫米，单位面积重量仅为传统太阳电池阵的一半。

过去，我国的柔性太阳能电池在国际上一直处于跟跑的状态。2016年，国内只有少数企业能生产非晶硅柔性薄膜电池及组件，转换效率为8-10%，整体厚度仅为1.5毫米。

2023年，我国柔性太阳能技术取得了关键性突破。中国科学院上海微系统与信息技术研究所研制出高柔韧性单晶硅太阳电池，厚度仅为传统硅片的1/100，转换效率达到24.5%。科研人员将硅片边缘尖锐的“V”字型沟槽圆滑处理成“U”字型，使得60微米厚的硅片能完成类似于A4纸的折叠动作，最小弯曲半径达到5毫米以下，弯曲角度甚至超过360度（图3），在经历1000次弯曲循环后，仍然能保持100%的初始效率。

与此同时，我国多家科研机构开始研究柔性钙钛矿太阳电池。

柔性钙钛矿太阳能电池是光伏领域一颗耀眼的新星，其核心是钙钛矿光吸收层，这是一种有机-无机杂化的晶体材料，可以通过溶液加工，像“墨水”一样被制备和涂覆。由于制备工艺简单，原材料成本低廉，极具商业化潜力。

2023年，苏州大学李耀文团队、中科院葛子义团队、复旦大学杨迎国团队等研究团队，先后在小面积柔性钙钛矿太阳能电池上实现了23%左右的转换效率，而且在弯曲半径5毫米，循环弯曲几千次后，仍能保持80-90%的初始效率。

到2025年8月，南京大学谭海仁团队攻克大面积制备难题，在柔性全钙钛矿太阳能电池，小面积转换效率达到27.5%，大面积模组转换效率23%，而且可承受10000次弯曲折叠。

2025年11月，苏州大学张晓宏教授团队联合隆基绿能，研制成功柔性晶硅/钙钛矿叠层太阳能电池，创造了两项世界记录：1平方厘米小面积器件转换效率达到33.6%；261平方厘米商业尺寸器件效率高达29.8%。更惊人的是，这款柔性电池在经历43000次极端弯折后，仍能保持97%的初始效率。

2026年1月1日，国际顶级学术期刊《Nature》同时重磅刊发了苏州大学团队的两篇研究论文，向全世界公布其在柔性太阳能电池领域创下的两项世界记录。

苏大团队的突破，首先是一种巧妙的"材料组合术"——晶硅/钙钛矿叠层结构。

晶硅是光伏领域的"老大哥"，技术成熟、稳定性强，能高效吸收太阳光谱中的红外光，但对蓝光、紫外光的利用率较低；而钙钛矿是光伏领域的"后起之秀"，诞生至今不过十余年，却以优异的光学性能惊艳全球，尤其擅长捕捉可见光和紫外光。这两种材料的光谱响应范围恰好互补，就像一个负责"吃"红光红外光，一个负责"吃"蓝光紫光，搭配在一起就能把太阳光谱的大部分能量都"吃干榨净"，使转换效率上限达到43%以上，远超单一晶硅电池29%的理论极限。

但要把这两种材料"叠"得完美，可不是简单的物理叠加。钙钛矿虽然性能优异，但"脾气"很差：它本身是脆性材料，对界面环境非常敏感；而晶硅的原子结构本身具有一定弹性，当厚度降至几十微米时，即使弯曲半径小于2厘米，其表面应力也不会超过断裂阈值。

为了让钙钛矿和晶硅"亲密无间"地合作，既不影响电荷传输，又能抵御弯折带来的应力。苏大团队的第一个核心创新，就是设计了"一松一紧"的双层缓冲层。其中，"疏松层"内部布满微小孔隙，当电池被弯折时，这些孔隙能像海绵一样吸收和耗散应变能，避免钙钛矿层开裂或脱落；而"致密层"内部结构致密无孔，能够确保电子在界面间高速传输，不会因为缓冲结构而降低发电效率。

这个“一松一紧”的双层缓冲层，在纳米尺度上实现了力学性能和电学性能的完美平衡。让柔性电池第一次实现了"弯而不损、柔而高效"。

苏大团队的第二个核心创新是氢掺杂氧化铟铈薄膜制备技术。

在叠层太阳能电池内部，钙钛矿层和晶硅层之间需要一个关键的“夹心层”薄膜，它必须同时具备优异的导电性和高透明度，就像一条“电荷高速公路”。传统上的制备工艺有点像用“高压水枪”冲洗表面，容易对底层精密的电池结构造成损伤，导致电荷在界面传输时“堵车”或“断路”。

张晓宏团队改用一种更温和的技术来建造这条“高速公路”。同时，在氧化铟中掺入稀土元素铈，相当于改善了路基，使得电子在薄膜中移动时阻力更小；再掺入氢原子填充氧化铟晶格中的微观缺陷，好比填补了高速公路上的细微裂缝和坑洼。

这样制备出的氢掺杂氧化铟铈薄膜，能与上下层的钙钛矿和硅材料完美匹配，让钙钛矿层产生的电子几乎毫无阻碍地传递到晶硅层，最大限度减少能量损耗。

这两项核心技术的结合，从界面力学和电学设计层面，系统性解决了柔性叠层电池的效率与稳定性难题。实验数据显示，基于这套技术方案，60微米厚的柔性电池不仅实现了33.6%的超高效率，反复弯折43000次——这个次数相当于每天弯折100次，可正常使用超过1年——仍能保持97%的发电效率，远远超过行业对柔性器件的耐用性要求。

更重要的是，这项突破是苏大团队联合隆基绿能等企业，将实验室成果与工业生产需求紧密结合，所研发的技术路线兼容现有光伏产线，无需大规模改造设备就能实现量产，这为技术快速落地奠定了基础。

苏大团队的这项突破，不仅为中国光伏产业开辟了新的技术赛道，而且通过自主创新的核心技术，构建了更高的技术壁垒。

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