太陽能電池產(chǎn)業(yè)是國際高科技產(chǎn)業(yè)競爭的焦點。相比傳統(tǒng)的硅晶太陽能電池，柔性輕質薄膜鈣鈦礦太陽能電池是基于可以彎曲、折疊、重量低的薄膜太陽能電池，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(yè)最具顛覆性的競爭者之一。

雖然鈣鈦礦太陽能兼具成本低與轉換效率高等優(yōu)勢，但該技術也同時存有遇水衰退、耐久性差缺點，再加上電池含有有毒物質鉛、鉛溶于水就會排放到環(huán)境中，可謂有利也有弊。

現(xiàn)在，有許多科學家都想制造出不影響轉換效率的無鉛鈣鈦礦技術，比如嘗試用錫、鍺、鉍、銻、銅和錳來取代鉛。有研究團隊指出，錫的應用潛力最大，它的外部電子殼結構跟鉛差不多，離子半徑也比較小，這讓材料在鍵合時不會影響晶格結構，目前有團隊也測試過各式錫鈣鈦礦的排列組合，比如將錫與銫等金屬相結合，打造出全新的鈣鈦礦層。

柔性鈣鈦礦太陽能電池可以滿足特種航天中的臨近空間裝備、野外特種信息化裝備、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(chǎn)品的一些特別需求。研究團隊希望能早日量產(chǎn)，為民用應急、特種、綠色城市景觀照明等方面的發(fā)展做出貢獻。

近日，中國科學院深圳先進技術研究院醫(yī)工所納米調控與生物力學研究室在柔性鈣鈦礦太陽能電池研發(fā)方面獲得新進展。相關研究成果以《在云母襯底上通過范德瓦爾斯外延技術實現(xiàn)高靈活、穩(wěn)定、高效的柔性鈣鈦礦太陽能電池》為題，在線發(fā)表于《納米能源》。

2019年，柔性電子技術發(fā)展取得重大突破，柔性鈣鈦礦太陽能電池的技術研發(fā)也取得了一定的進展。在今年西安交大首場科技成果新聞發(fā)布會上，已經(jīng)有西安交大電信學院吳朝新教授及其團隊研制的柔性鈣鈦礦太陽能電池效率突破22%的先例。

當前，柔性可穿戴電子已成為電子元器件發(fā)展潮流，柔性電池是其研發(fā)重點也是技術難點所在，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。隨著可穿戴電子產(chǎn)品的需求不斷增加，柔性太陽能電池受到了越來越多的關注。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(fā)生斷裂，導致光電性能發(fā)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(wěn)定性。

為解決上述問題，納米調控與生物力學研究室與石家莊鐵道大學、臺灣交通大學聯(lián)合研究團隊在透明云母襯底上開發(fā)出高度柔性、穩(wěn)定且高效的鈣鈦礦太陽能電池（PSC）。其最佳光電轉換效率（PCE）為18.0％；彎曲半徑小至5mm，在5000次彎曲循環(huán)后保持原有效率的91.7％。其優(yōu)良性能主要由于云母層間的范德華力降低了襯底對PSC器件的機械約束，使其具有更高的機械彎曲性能。