柔性单晶硅太阳电池弯曲角度超过360度。（本组图/中新网）

　　综合央视新闻、中新网报道 来自中国科学院上海微系统与信息技术研究所（以下简称上海微系统所）的科研团队成功开发出柔性单晶硅太阳电池，厚度60微米，薄如A4纸，而且可以像纸一样进行弯曲，实现了里程碑式的突破。该成果于北京时间24日晚在国际学术期刊《自然》（Nature）线上发表，并被选为了当期的封面。这也是距单晶硅太阳电池发明69年以来，第一篇发表在《自然》的纯单晶硅太阳电池长篇研究论文。

　　应用前景如何？

　　哪里需要贴哪里，可为房屋、便携式通信设备、交通工具等提供轻便的清洁能源

▲科研人员展示相关产品。

　　作为太阳能电池“主力军”，单晶硅太阳电池具有使用寿命长、制备工艺完善以及转化效率高的优点，是光伏市场的主导产品。“目前，单晶硅太阳电池在光伏市场的占有率达到95%以上。”论文共同通讯作者、上海微系统所副所长狄增峰介绍。然而单晶硅太阳电池有一个严重缺陷——它很“脆弱”。在力学上，稍微给它一个弯曲的应力，或者在运输过程中有振动，都可能导致其直接碎掉。这也使得目前单晶硅太阳电池的应用场景非常有限。

　　现阶段，单晶硅太阳电池主要应用于分布式光伏电站与地面光伏电站，如果将其做成可以弯曲的柔性太阳电池，实现“哪里需要贴哪里”，就可以广泛应用于建筑、背包、帐篷、汽车、帆船甚至飞机上，为房屋、各种便携式电子及通信设备、交通工具等提供轻便的清洁能源，具有广泛的应用空间。

　　狄增峰表示，柔性太阳电池将极大拓展太阳能光伏的应用场景，将更好地服务“碳达峰碳中和”。

　　如何研发突破的？

　　将硅片边缘“V”字型结构变“U”字型结构，同时不影响光电转换效率

▲相关研究论文在《自然》线上发表，并被选为当期的封面。

　　在本项研究中，研究团队通过高速相机观察发现，单晶硅太阳电池在弯曲应力作用下的断裂总是从单晶硅片边缘处的“V”字型沟槽开始萌生裂痕，该区域被定义为硅片的“力学短板”。

　　根据这一现象，研究团队创新开发出边缘圆滑处理技术，将硅片边缘的表面和侧面尖锐“V”字型沟槽处理成平滑“U”字型沟槽，改变介观尺度上的结构对称性，结合有限元分析、动态应力载荷下的分子动力学模拟和球差透射电子显微镜的残余应力分析，发现单晶硅的“脆性”断裂行为转变成“弹塑性”二次剪切带断裂行为。同时，由于圆滑处理只限于硅片边缘区域，不影响硅片表面和背面对光的吸收能力，与传统太阳能电池相比光电转换效率不变。

　　研究团队表示，破解硅片“力学短板”的结构设计方案，可以显著提升硅片的“柔韧性”:60微米厚度的单晶硅太阳电池可以像A4纸一样折叠操作，最小弯曲半径达5毫米以下；该单晶硅太阳电池也可以重复弯曲，弯曲角度超过360度。以此次技术突破和形成结构设计方案为基础，研究团队通过简单工艺处理又进一步实现了柔性单晶硅太阳电池制造，并在量产线验证了批量生产的可行性，从而为轻质、柔性单晶硅太阳电池的发展提供了一条可行的技术路线。