一块轻薄、坚韧、可以像布料一样弯折的柔性薄膜，被巧妙地织入你的户外帐篷表面、应急背包的防水层，甚至是你未来外套的面料里。无论你身处何方，只要有光，它就能悄无声息地为你的手机、手环或智能设备补充能量。这正是中国科学家们在柔性太阳能电池领域取得的一项关键突破所带来的激动人心的可能。

这项由苏州大学张晓宏教授团队研发成功的“柔性晶硅钙钛矿叠层太阳能电池”，为未来的能源世界提供了一块“发电柔布”的基础材料。它不仅解决了太阳能电池长久以来高效、稳定难以在柔性形态上兼得的困境，更开启了将太阳能采集无缝融入我们生活和尖端科技的新篇章。

PART.01 核心原理：“双层复合柔布”分层捕光

要理解这块“发电柔布”的奥秘，我们先要明白传统太阳能板比如屋顶常见的晶硅板的局限。它就像一块‌单层、颜色和织法固定的布料‌，虽然结实，但只能高效吸收太阳光中特定波长的能量，大量其他“颜色”的光线被反射或透射浪费了，这限定了它的效率“天花板”。

此次的突破性“叠层柔性”设计，核心在于将两种特性迥异的材料——‌传统的晶硅‌和‌新型的钙钛矿‌——像编织‌高级复合功能面料‌一样精准地叠加在一起。这相当于创造了一块“双层功能布料”。

顶层的宽带隙钙钛矿顶电池，专门吸收高能量短波光线，如蓝光、近紫外光的“高效吸光层”——需要特别说明的是，纯紫外光易导致钙钛矿降解，优质器件会在顶层增设紫外过滤层，保护核心吸光层；底层的窄带隙超薄晶硅底电池（厚度仅60μm左右），则擅长吸收低能量长波光线，如红光、红外光，且晶硅层是核心的光吸收与载流子产生层，并非“基底层”，真正的柔性支撑来自下方的聚合物基底。

“叠层柔性太阳能将传统的晶硅和钙钛矿两种材料叠在一起，每一层材料都能捕捉特定波长的太阳光。”‌因此，这块“复合布料”能够‌吸收比“单层布料”即单层电池更广泛的太阳光能量，更高效地将太阳光转化为电能。‌它近乎贪婪地将太阳光谱中不同波段的能量一网打尽，实现了光电转换效率的显著提高。

PART.02 科技创新·驱动未来发展

制造一块能“缝”在帐篷和衣物上的“发电布”，难点不在于“叠”起来，而在于如何让这块布在‌反复弯折、风吹日晒‌的严苛条件下，依然保持‌高效率且不破损、不衰减‌。这正是研究团队攻克的两大核心难题。

1、效率难题：精密的“纱线”交织与能量导通‌

仅仅把两种材料像布一样叠放是远远不够的。关键在于如何让钙钛矿与晶硅这两种物理性质、导电机制不同的“纱线”，在超薄、柔性的基底上实现‌原子级别的完美结合与能量无损耗传输‌。研究人员通过创新的界面工程，在两个功能层之间构建了精密的“能量桥梁”，如原子级钝化层与光学匹配层，确保光生电流能高效收集，避免了层间损耗。这就像为两种不同的纱线设计了特殊的交织法，让它们共同织出最结实、导电性最好的“布面”。

柔性钙钛矿/晶硅叠层电池实现33.6%的认证效率

据苏州大学功能纳米与软物质研究院报道，通过复合层和电极性能调控，研究团队制备的柔性钙钛矿/晶硅叠层电池实现33.6%的认证效率，开路电压达到创纪录的2.015V，刷新了当前柔性叠层电池的效率纪录。

2、稳定性难题：为“娇嫩层”穿上柔韧“防护涂层”‌

‌钙钛矿材料虽然高效，却像某些高级但怕水、怕氧的天然纤维一样“娇嫩”，其性能在湿度、氧气或机械应力下易迅速衰减。‌让它在柔性且可能面临恶劣户外环境的条件下长期稳定工作‌，是最大的技术挑战。

团队的成功在于开发了‌革命性的柔性封装与界面稳定技术‌。这相当于为娇嫩的钙钛矿层穿上了一层‌透明、柔韧，且几乎完全隔绝水氧的“防护涂层”‌。涂层本身能随基材一同弯折而不开裂，从而在实现柔性的同时，极大地提升了整个电池的长期环境稳定性与机械耐久性，‌解决了稳定性这一核心难题‌。

PART.03 应用前景：“能源柔布”将如何编织未来‌

‌这一成果的重要意义，远不止于实验室性能的提升。它将太阳能的应用场景从坚硬的平面拓展到了几乎任何可想象的曲面和柔性物体上，编织出未来能源应用的广阔画卷。

首先是太空领域的“能源帆”‌。‌“目前，太阳能光伏电池广泛应用于航天器，由于太空环境中无法接入任何地面电网，光伏供电已成为支持航天器和太空数据中心长期运行的必然选择。”‌传统的刚性太阳能帆板笨重、展开结构复杂。而这种“柔性、高效、稳定”的叠层电池，未来可以制成‌超轻、可折叠卷起的“能源帆布”‌。发射时，它紧凑轻便，极大节省空间与重量；入轨后，它可以大面积展开，为空间站、深空探测器以及未来的太空数据中心提供更强大、更可靠的持久的电力保障。

‌其次在地面消费应用上，成为“万物皆可发电”的柔性集成，‌这直接指向了充满魅力的未来图景，一块柔性的“发电布”。可以想象，在不同的场景中，它服务于人类大有可为。户外应急方面‌，它可以‌无缝贴合在帐篷顶部、应急背包表面‌，在野外或灾害情况下提供宝贵的紧急电源。建筑一体化‌上，它可以作为‌建筑玻璃幕墙或曲面屋顶的发电层‌，在不改变建筑美学的前提下，让整个建筑表面成为清洁电站。移动穿戴‌中，最富有想象力的，是将其‌直接纺织或嵌入衣物、背包的面料中‌，制成真正的“发电衣”。未来，人们在阳光下散步时，就有可能为随身的电子设备进行“无线、无感”的充电。物联网与特种设备上，‌为遍布城市各个角落的物联网传感器、远程监控设备提供自持能源，解决布线困难和电池更换难题。

PART.04 结语

苏州大学科学家们的这项突破，其价值不仅在于他们造出了性能翻倍的电池，更在于其提供了一种‌如同布料般可塑、可集成的能源解决方案技术‌。它让太阳能告别了必须附着在坚硬平板上的时代，开始变得柔和、轻盈、无处不在。

这块“发电柔布”的‌叠层柔性技术‌，正以其解决效率与稳定性的坚实内核，为这幅未来能源的柔性画卷，织就了第一根“纱线”，由这“柔布”启发的能源未来，或许也将深刻重塑从浩瀚太空到我们日常生活的每一个角落。

分享

微信分享 复制链接

微信扫一扫分享

收藏