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

(资料图片仅供参考)

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