高效光电转换技术突破能源利用瓶颈,柔性钙钛矿光伏赋能便携能源设备
传统光伏技术(如晶硅光伏)存在刚性结构、重量大、弱光转换效率低等问题,难以适配便携式电子设备、可穿戴设备等场景的能源需求。近期,柔性钙钛矿光电转换技术通过材料革新与结构优化,实现 “高转换效率、柔性可弯曲、轻量化” 突破,为便携式能源设备提供 “随时随地发电” 的解决方案,推动新能源利用向 “小型化、便携化” 转型。
技术创新方面,苏州纳米所研发的柔性钙钛矿光伏组件,在材料与结构上实现双重突破:材料层面,采用 “甲脒铅碘钙钛矿 + 碳电极” 组合,通过调控钙钛矿晶体生长工艺,使材料结晶度提升至 95% 以上,光吸收范围扩展至近红外波段(850nm),在标准光照下转换效率达 25.8%,弱光(阴天)转换效率较晶硅光伏提升 40%;结构层面,采用柔性 PET 基板与超薄封装技术,组件厚度仅 0.2mm,重量每平方米不足 100g,可承受 180° 反复弯曲(弯曲半径 5mm),弯曲 1000 次后转换效率衰减率低于 5%,满足可穿戴设备的柔性需求。同时,组件支持模块化拼接,可根据设备功耗需求定制尺寸,例如为智能手表设计的 2cm×3cm 光伏模块,在室内光照下可提供 50μW 持续功率,延长手表续航时间 50%。
应用场景中,某户外装备企业将柔性钙钛矿光伏组件集成于冲锋衣背部,组件面积 0.5㎡,在户外阳光下可输出 10W 功率,通过 USB 接口为手机、运动相机等设备充电,解决户外用电难题。过去,户外爱好者需携带沉重的充电宝,续航能力有限;如今,冲锋衣光伏组件可实现 “边走边充电”,单日发电量满足 3 部手机满电需求,重量仅增加 150g,大幅提升户外出行便利性。在可穿戴医疗设备领域,某企业将微型钙钛矿光伏模块集成于心电监测手环,模块通过室内灯光即可发电,为手环提供持续能源,避免频繁充电导致的监测中断,手环续航时间从 7 天延长至 30 天,提升慢性病患者的监测依从性。
随着钙钛矿材料稳定性提升(通过界面修饰技术使组件寿命达 5 年以上),柔性光电转换技术正从 “便携设备” 向 “建筑光伏一体化” 拓展,未来结合透明光伏玻璃,可实现窗户、幕墙的发电功能,推动新能源利用场景进一步多元化,为 “双碳” 目标实现提供技术支撑。
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