当太阳能电池既能高效转化光能，又能随意弯折、轻薄如纸，光伏应用的边界将被彻底打破。一项发表于《自然》杂志的研究，通过创新的“双缓冲层”设计，成功制备出效率高达33.4%、可反复弯折4.3万次的柔性叠层太阳能电池，为可穿戴能源、建筑一体化光伏等领域带来革命性突破。
一、研究背景与挑战
钙钛矿/硅叠层太阳能电池因其超越单结电池的理论效率极限，成为下一代光伏技术的研究热点。然而，柔性叠层电池在弯折过程中易发生界面剥离，尤其在后续溅射沉积透明电极时，离子轰击会加剧材料损伤，严重影响器件的机械稳定性和使用寿命。
二、研究亮点
- 首次提出“致密/疏松”双缓冲SnOₓ层策略，兼顾电荷提取与应力释放；
- 小面积（1 cm²）电池认证效率达33.35%，大面积（260 cm²）组件效率达29.8%，创柔性光伏纪录；
- 功率重量比高达1.77 W/g，远超现有柔性电池；
- 经4.3万次弯曲、250次冷热循环后，效率仍保持97%以上，具备极强机械与环境稳定性。
三、核心机理
研究团队通过调控原子层沉积过程中的吹扫时间，制备出两种结构迥异的SnOₓ层：
- 致密SnOₓ层（吹扫10秒）：具有良好的电荷提取与界面钝化能力，保障高效率；
- 疏松SnOₓ层（吹扫2秒）：呈现多孔结构，可有效吸收溅射与弯折过程中的应力，防止界面剥离。 双层协同作用，既保护底层钙钛矿与C₆₀层，又维持高效电子传输路径。
四、机理验证与对比实验
- 剥离实验显示，疏松SnOₓ层样品的粘附功比致密层高5倍；
- 微观应变分析证实，疏松层显著降低钙钛矿薄膜的内应力；
- 光致发光成像表明，双缓冲层器件在弯曲后仍保持均匀发光，无界面退化；
- 认证效率经NREL与Fraunhofer ISE双重验证，效率与稳定性均达行业顶尖水平。
五、总结与展望
本研究不仅突破了柔性叠层太阳能电池的效率与耐久性瓶颈，更展示了一种通用性强的界面应力管理策略，适用于多种柔性光电器件。未来，该技术有望推动：
- 可穿戴电子设备的自供电系统；
- 轻型化、可卷曲的光伏发电产品；
- 建筑表面一体化柔性光伏组件。 这项成果标志着柔性光伏技术正式步入“高效率+高可靠”并重的新阶段。
参考文献
Fang, Z. et al. Flexible perovskite/silicon tandem solar cell with a dual buffer layer. Nature (2025).
DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-025-09835-w
