摘要：韩国能源研究所（KIER）成功开发出超轻柔性钙钛矿/CIGS叠层太阳能电池，并实现了23.64%的功率转换效率。研究成果发表在2025年3月的Joule期刊上。

韩国团队实现了薄膜钙钛矿/CIGS叠层太阳能电池的最高效率

韩国能源研究所（KIER）成功开发出超轻柔性钙钛矿/CIGS叠层太阳能电池，并实现了23.64%的功率转换效率。研究成果发表在2025年3月的Joule期刊上。

据信，这是迄今报道的全球范围内效率最高的柔性钙钛矿/CIGS叠层太阳能电池。

目前，钙钛矿/硅叠层太阳能电池的效率已高达34.6%。然而，其重量较大、易受物理损坏，难以应用于汽车、飞机、卫星等看重轻便性和适应性的领域。

柔性薄膜钙钛矿/CIGS叠层太阳能电池可能是更好的选择，因为它们极其轻便灵活，非常适合用于建筑、汽车、飞机等曲面。然而，与钙钛矿/硅叠层太阳能电池相比，它们的效率较低，制造复杂度较高，给商业化带来了障碍。

为了提高叠层太阳能电池的可制造性、灵活性和轻便性，韩国能源研究所研究团队开发出一种简单的剥离工艺，并发现了性能提升背后的根本机制。最终，制成的钙钛矿/CIGS叠层太阳能电池实现了23.64%的功率转换效率，是迄今报道的柔性钙钛矿/CIGS叠层太阳能电池中效率最高的。

研究团队开发的剥离工艺（如上图所示）包括在钠钙玻璃（SLG）基板上涂覆聚酰亚胺（PI）层，然后在其上制造钙钛矿/CIGS叠层太阳能电池，再将钙钛矿/CIGS叠层太阳能电池与玻璃分离。不同于将柔性聚酰亚胺薄膜直接用作基底的传统方法，这一方法将硬质玻璃用作支撑基板，使太阳能电池的制造更加稳定。使用平坦、坚硬的玻璃基板还能确保层的沉积均匀一致，从而提高器件性能和再现性。

研究团队还发现一种通过减少太阳能电池中的缺陷来提高性能的方法。在制造过程中，钾等碱性金属元素会从玻璃基板扩散到CIGS吸光层。钾的过度扩散会在吸收层中形成缺陷，阻碍电荷传输，最终降低太阳能电池的性能。然而，迄今为止，没有任何技术能够有效地将钾的扩散抑制在最佳水平。

利用计算科学，研究团队预测涂覆在玻璃基板上的聚酰亚胺层可以抑制钾扩散。将这一方法应用于太阳能电池制造过程，有效地减少了CIGS吸光层中的缺陷。最终，制成的器件实现了23.64%的功率转换效率，大大超出以往柔性钙钛矿/CIGS叠层太阳能电池18.1%的功率转换效率。

此外，为了验证所制造的CIGS太阳能电池的耐用性，研究团队测量了材料的机械性能，并通过模拟分析了弯折过程中施加的应力。进行10万次弯折循环后，太阳能电池仍保有97.7%的初始效率，显示出卓越的耐用性。

主导这项研究的Inyoung Jeong表示：“这项研究是一项关键成果，展示了具有灵活性和轻便性的新一代高效太阳能电池技术的商业潜力。”他补充道：“对于将来实现效率达30%的超轻柔性太阳能电池而言，这是一个重要里程碑。”

该研究的首席研究员Kihwan Kim表示：“制造出的太阳能电池的功率重量比大约是钙钛矿/硅叠层太阳能电池的十倍，因此极有希望应用于需要超轻太阳能组件的领域，如建筑外墙、汽车、航空航天。”他补充道：“通过推进大面积制造工艺并提高稳定性，我们的目标是加强相关行业的竞争力，并为扩大可再生能源的应用做出重大贡献。”

来源：雅时化合物半导体

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来源：CSC化合物半导体