新能源属于实现“碳达峰、碳中和”国家战略目标的源头解决方案。光伏太阳能电池是近些年来全球应用最成功的新能源技术。在当前众多材料类型的光伏材器件中，晶硅电池长期占据全球光伏市场90%以上份额。纵观晶硅电池的技术发展史，一方面沿着提高效率的方向发展，包括从过去的背铝电池，到主流的PERC电池，再到当前火热的TopCon电池，HJT电池，及未来可能的BC电池。另一方面，商业晶硅电池的厚度持续向薄化方向发展，从早期的300微米以上，到前些年的180微米，再到目前技术前沿的100微米左右(HJT)。晶硅电池薄化是降本驱动的必然技术趋势和要求，这是由于晶硅材料成本占据了电池成本一半以上。与增大电池尺寸降低度电成本的方案相比，晶硅电池薄化则属于更加根本性、更具技术挑战性的解决方案。
随着技术的发展，我们相信晶硅电池的厚度将会远低于100微米。从理论极限上讲，晶硅电池厚度降至50微米以下，仍然可以达到与当前主流厚度电池相近的转换效率。特别需要强调的是，与传统厚的晶硅电池相比，薄晶硅电池将展现出独特的柔性可弯曲特性，可实现更加广泛的场景应用。最近，杭州电子科技大学电子信息学院/碳中和新能源研究院严文生教授团队在厚度20微米的超薄晶硅电池领域取得重要研究进展。首先从光学和电学设计出发，设计出高光吸收、更优异表面钝化效果的电池结构。然后，在柔性不锈钢衬底上进行20微米晶硅电池的器件制备(如图1a,b)。性能表征展现出21.1%的转换效率。最后，我们通过器件仿真拟软件，其模拟结果可以很好地支撑和解释实验结果。该电池可以展现出良好的柔性特征(如图1c)。该研究论文以杭电第一单位已于近期发表在Journal of Photonics for Energy, 13, 035501 (2023)。严文生教授长期致力于薄晶硅电池的研究，包括仿真设计和实验制备，已取得了一系列研究成果。具有雄厚的技术积累，在该领域处于国际上第一研究梯队水平。
图1. (a) 不锈钢衬底上的薄晶硅电池器件，(b)薄晶硅电池界面SEM图， (c)薄晶硅电池展现的可弯曲性。