伴隨著智能電子工業的快速發展，柔性可穿戴電子成為未來電子元器件發展的熱點領域。而目前，作為其重要的組成部分的電源對可穿戴電子的戶外使用性、大面積貼合性和安全性有較大限制。因此柔性太陽能電池受到了越來越多的關注。

近日，羅馬大學、德國弗勞恩霍夫有機電子研究所和哥倫比亞南哥倫比亞大學的研究人員開發了一種可彎曲的鈣鈦礦太陽能電池，用于室內應用，據稱可以在100——500勒克斯照度下工作。

相比傳統的硅晶太陽能電池，柔性鈣鈦礦太陽能電池是基于可以彎曲、折疊、重量低的太陽能電池，因其高效率，低成本，且制備工藝簡單，因而成為太陽能電池行業最具顛覆性的競爭者之一。柔性鈣鈦礦太陽能電池可以滿足航天中的臨近空間裝備、野外信息化裝備、陽光動力無人機、高空探測裝備以及如手機等種類繁多消費類電子產品的一些特別需求。而柔性襯底是決定柔性鈣鈦礦太陽能電池性能的關鍵因素。

目前用于柔性器件制備的襯底主要為聚合物襯底，當達到臨界彎曲半徑時，其透明導電層發生斷裂，導致光電性能發生嚴重衰減，同時水分子極易穿過聚合物襯底，影響電池的機械和鈣鈦礦長期穩定性。上文提到的研究成果100微米厚的設備是通過在透光率超過80％、每平方電阻為13歐姆、彎曲度在20．5mm曲率下超過1600道彎曲工序的超薄柔性玻璃上涂覆銦錫氧化物的滾對滾濺射技術制造的。該設備在致密的氧化錫層上安裝了介孔支架，據研究人員稱，在200和400勒克斯LED照明下，這是實現20．6％和22．6％細胞轉換效率的決定性因素。據開發人員說，這些效率水平是設計用于室內使用的柔性光伏電池的最高記錄，也比柔性基板上性能最好的鈣鈦礦光伏電池高60——90％。“每克重量（W／g）的特定功率（瓦特）比塑料聚對苯二甲酸乙二醇酯（Pet）薄膜高出40——55％，比剛性玻璃高出一個數量級，”歐洲——哥倫比亞小組說。從理論上講，該項技術已經成為了行業顛覆性競爭者。

研究合著者托馬斯·布朗說，估計生產成本生產成千上萬平方米的完全封裝鈣鈦礦在柔性太陽能電池玻璃每年將大約110美元／每平方米。“考慮到為低功率電子設備（如無線傳感器）提供能量所需的電池面積取決于室內照明水平；設備的耗電量有多高；以及它感知和交流的頻率；因此，生產光伏組件的相關成本——不包括切割、包裝和集成——將從不到0．10美元到1美元不等。”靈活的鈣鈦礦的工業規模生產的太陽能電池在寵物基質成本約為34美元／每平方米，不包括特殊封裝成本。“交換的成本靈活的塑料基板，約6美元／每平方米，超薄玻璃基板的估計成本大約40美元／每平方米，鈣鈦礦太陽能電池的制造成本靈活的玻璃將是68美元／每平方米。增加10美元對于簡單的塑料薄膜封裝和40美元一片靈活的玻璃——所需的應用程序需要的最長壽命的成本完全封裝光伏電池對超薄柔性玻璃室內使用78——108美元／每平方米。

據小組分析，設備靈活的精密卷繞對位制造玻璃不僅可以實現氧化錫銦，而且對所有其他層在未來為了降低制造成本，提高生產產量的太陽能電池和允許靈活的鈣鈦礦的應用這些設備作為首選室內光線礦車為低功耗電子、傳感器節點和物聯網設備。此外，研究人員補充說，將他們的設備投入大規模生產將需要將電池面積從1平方厘米增加到10平方厘米左右，潛在地將效率數字降低到18％左右——對于柔性鈣鈦礦電池來說仍然是非常高的。

太陽能電池產業一直是國際高科技產業競爭的焦點。最近幾年一個突出的現象就是不同國家和研發團隊技術的突破和成果的發布時間點往往都非常接近。近期，西安交大電信學院吳朝新教授他的團隊研制的柔性鈣鈦礦太陽能電池也已發布，目前實現玻璃基板鈣鈦礦電池效率突破22％，柔性器件效率突破19％。在國內A股上市企業中，主營包括晶體硅太陽能電池芯片及組件業務的拓日新能在鈣鈦礦太陽能電池項目最近取得重大進展；萬潤股份和金信諾也擁有鈣鈦礦太陽能電池應用和制備方面專利儲備。新材料情報NMT