在“双碳”背景下，将太阳能转化为电能的光伏产业高速发展。其中，单晶硅太阳电池是主力军，在光伏市场的占有率已上升至95%以上。之所以热门，是因为单晶硅有太多优点。其一，硅元素是地球上含量最多的半导体元素，材料不缺；其二，成本较低；其三，硅片、单晶硅、太阳电池等很多工艺在传统半导体领域已非常成熟，可直接借鉴。然而，事无完美。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，或者运输过程中有震动，都可能导致其直接碎裂。这限制了单晶硅太阳电池的应用场景。
近期，中国科学院上海微系统与信息技术研究所的科研团队成功开发出柔性单晶硅太阳电池，实现了里程碑式的跨越。5月24日，相关论文在《自然》在线发表，并被选为当期封面。这也是单晶硅太阳电池发明69年来，首篇发表于《自然》的纯单晶硅太阳电池长篇研究论文。
把单晶硅太阳电池变成柔性的，实现“哪里需要贴哪里”，是业内许多人的理想。在学生时期，该论文第一作者、上海微系统所副研究员刘文柱就考虑过这个问题。后来，在多次学术会议上，他总能听到一种声音：“薄膜电池可以非常柔，而单晶硅太阳电池却难以实现。”这刺激他下定决心开发柔性单晶硅太阳电池。为把不可能变为可能，刘文柱和合作者开启了漫漫实验路。
研究团队将硅片进行了简单的化学处理，通过各向同性化学腐蚀或等离子体处理，把“V”字形沟槽变成了“U”字形。这样的处理虽然优化了硅片的力学性能，但反光也有所增加，发电效率大打折扣。如何让力学性能与发电效率两者兼得？大家为此十分苦恼。
研究团队选择从硅片碎裂的全部细节中寻找突破口。他们将几十个、几百个甚至更多的硅片摞在一起，结合等离子体腐蚀法，将硅片边缘表面和侧面尖锐的“V”字形沟槽处理成平滑的“U”字形沟槽。该方案显著提升了硅片的柔韧性。60微米厚的单晶硅太阳电池可以像A4纸一样进行折叠，最小弯曲半径达5毫米以下，也可以重复弯曲，弯曲角度超过360度。
据悉，研究团队开发的大面积柔性光伏组件已经成功应用于临近空间飞行器、建筑光伏一体化和车载光伏等领域。刘文柱表示，柔性单晶硅太阳电池将应用于更多场景，比如可穿戴电子设备、移动通信、航空航天等领域，可能会撬动巨大的柔性光伏市场。