蝴蝶翅膀啟發(fā)！新型多層減反射膜用于柔性鈣鈦礦光伏

需要增透減反技術(shù)可以聯(lián)系我們上海工廠18917106313

上海卷柔新技術(shù)光電有限公司是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)光學(xué)儀器及其零配件的高科技企業(yè)，公司2005年成立在上海閔行零號(hào)灣創(chuàng)業(yè)園區(qū)，專業(yè)的光電鍍膜公司，技術(shù)背景依托中國(guó)科學(xué)院，卷柔產(chǎn)品主要涉及光學(xué)儀器及其零配件的研發(fā)和加工；光學(xué)透鏡、反射鏡、棱鏡，平板顯示，安防監(jiān)控等光學(xué)鍍膜產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)，為全球客戶提供上等的產(chǎn)品和服務(wù)。

鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PSCs）因其高功率轉(zhuǎn)換效率、成本效益及簡(jiǎn)易制備工藝等光伏優(yōu)勢(shì)備受關(guān)注。其中，柔性PSCs（FPSCs）憑借其輕量化與柔韌性特質(zhì)，被視為**前景的可再生能源裝置，可滿足日益增長(zhǎng)的穿戴式和便攜式電子設(shè)備需求。

然而，相較于玻璃基剛性PSCs（RPSCs），F(xiàn)PSCs的效率普遍偏低，其核心問(wèn)題在于柔性基底材料（如聚萘二甲酸乙二醇酯，PEN）的高折射率導(dǎo)致外部光吸收效率降低—高折射率會(huì)增大基底界面反射損耗，減少進(jìn)入器件的光子數(shù)量，造成短路電流密度（Jsc）損失。

理想的FPSCs使用的AR薄膜需滿足兩大設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：

• 通過(guò)梯度折射率設(shè)計(jì)逐步降低各層折射率（n）以實(shí)現(xiàn)折射率差*小化

• 采用貼片式結(jié)構(gòu)確保柔性和界面粘附性。

2025年4月2日，韓國(guó)西江大學(xué)Seong Min Kang&首爾國(guó)立大學(xué)Mansoo Choi/Yun Seog Lee等于Journal of Energy Chemistry刊發(fā)仿生貼片式多層減反射膜用于柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的*新研究成果。該研究受玻璃翼蝴蝶翅膀啟發(fā)，開(kāi)發(fā)了一種仿生貼片式多層減反射膜（GSMA），旨在提升FPSCs的光吸收效率。通過(guò)理論優(yōu)化折射率匹配材料與納米結(jié)構(gòu)，作者專為FPSCs設(shè)計(jì)并制備了多層GSMA薄膜。該薄膜顯著改善了PSCs基底的光學(xué)性能：在ITO/PEN體系中實(shí)現(xiàn)反射率降低（~5.01%）與透光率提升（~6.17%）。此外，PEN基GSMA薄膜在500小時(shí)嚴(yán)苛環(huán)境測(cè)試后仍保持初始透光率的94.70%以上，且在1 mm彎曲半徑測(cè)試后結(jié)構(gòu)完整性無(wú)損，展現(xiàn)出優(yōu)異的環(huán)境穩(wěn)定性與機(jī)械柔性。經(jīng)GSMA薄膜修飾的柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（FPSC）和剛性器件（RPSC）均表現(xiàn)出較高的短路電流密度（FPSC：~25.28 mA/cm2，*高達(dá)26.05 mA/cm2；RPSC：~24.27 mA/cm2）與光電轉(zhuǎn)換效率（FPSC：~22.72%，RPSC：~22.31%），顯著縮小了柔性器件與剛性器件之間的效率差距。

圖1. GSMA薄膜及其對(duì)光伏器件效率的提升。

(a)受玻璃翼蝴蝶(G. oto)多層納米結(jié)構(gòu)啟發(fā)的GSMA薄膜設(shè)計(jì)示意圖，用于提升FPSC效率。(i-iii)玻璃翼蝴蝶(Nymphalidae: Ithomiini)的照片及掃描電子顯微鏡(SEM)圖像，展示其多層納米結(jié)構(gòu)。(iv)層間納米結(jié)構(gòu)及(v)表面納米結(jié)構(gòu)。(vi)GSMA薄膜的數(shù)碼照片。

(b)RPSC與FPSC的功率轉(zhuǎn)換效率(PCE)發(fā)展歷程。

(c)RPSC與FPSC基底透光率差異，以及GSMA薄膜輔助下的透光率改善情況。

(d)應(yīng)用GSMA薄膜前后RPSC與FPSC之間的效率差距變化。

圖2. GSMA薄膜的光學(xué)優(yōu)化與制備。

(a)玻璃翼蝴蝶實(shí)際翅膀結(jié)構(gòu)，展示由原表皮幾丁質(zhì)和蠟層構(gòu)成的多層結(jié)構(gòu)。

(b)應(yīng)用于FPSCs的仿生設(shè)計(jì)多層減反射膜。

(c)PEN基底與空氣間兩層結(jié)構(gòu)及所選聚合物的計(jì)算折射率。

(d)從空氣到基底的六邊形納米結(jié)構(gòu)陣列有效折射率分布。

(e)GSMA薄膜對(duì)PEN基底透光率的增強(qiáng)效果。

(f)GSMA薄膜在不同彎曲半徑下的彎曲應(yīng)力分布；插圖：PFPE和PDMS的彈性模量對(duì)比。

(g)GSMA薄膜的制備工藝流程。

圖3. GSMA薄膜的光學(xué)與力學(xué)特性。

(a) PFPE層厚度及納米結(jié)構(gòu)的SEM圖像。

(b) GSMA表面微觀形貌的AFM圖像。

(c) 涂覆于PEN和玻璃基底上的GSMA薄膜透射率與反射率。

(d) GSMA薄膜在剛性/柔性礦太陽(yáng)電池基底上的光學(xué)特性對(duì)比。

(e) 各基底上透射率與反射率的平均提升率。

(f) GSMA薄膜與兩種商用抗反射膜在PEN基底上的透射/反射性能對(duì)比。

(g) 1 mm彎曲半徑下GSMA薄膜的抗彎折性能。

(h) GSMA薄膜的化學(xué)/機(jī)械耐久性測(cè)試（插圖為85°C/85%濕度條件下500小時(shí)老化后的表面形貌評(píng)估）。

圖4. GSMA薄膜對(duì)鈣鈦礦太陽(yáng)電池的性能增強(qiáng)作用。

(a)柔性鈣鈦礦太陽(yáng)電池(FPSC)和(c)剛性鈣鈦礦太陽(yáng)電池(RPSC)中對(duì)照器件與GSMA薄膜修飾器件的J-V曲線及光伏參數(shù)。

(b)柔性器件和(d)剛性器件在有無(wú)GSMA薄膜條件下的外量子效率(EQE)光譜對(duì)比。

(e) FPSC與RPSC中GSMA薄膜對(duì)光電轉(zhuǎn)換效率(PCE)的提升趨勢(shì)分析。

(f) GSMA薄膜對(duì)柔性/剛性器件各光伏參數(shù)增強(qiáng)效果的統(tǒng)計(jì)分布。

原文：https://doi.org/10.1016/j.jechem.2025.03.042

關(guān)于我們

上海卷柔新技術(shù)光電有限公司是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)光學(xué)儀器及其零配件的高科技企業(yè)，公司2005年成立在上海閔行零號(hào)灣創(chuàng)業(yè)園區(qū)，專業(yè)的光電鍍膜公司，技術(shù)背景依托中國(guó)科學(xué)院，卷柔產(chǎn)品主要涉及光學(xué)儀器及其零配件的研發(fā)和加工；光學(xué)透鏡、反射鏡、棱鏡，平板顯示，安防監(jiān)控等光學(xué)鍍膜產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)，為全球客戶提供上等的產(chǎn)品和服務(wù)。

  卷柔減反射(AR)玻璃的特點(diǎn):高透,膜層無(wú)色,膜硬度高,抗老化性強(qiáng)(耐候性強(qiáng)于玻璃),玻璃長(zhǎng)期使用存放不發(fā)霉,且有一定的自潔效果.AR增透減反膜玻璃產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于**文博展示、低反射幕墻、廣告機(jī)玻璃、節(jié)能燈具蓋板玻璃、液晶顯示器保護(hù)玻璃等多行業(yè)。
    我們的愿景：卷柔讓光學(xué)更具價(jià)值！
    我們的使命：有光的地方就有卷柔新技術(shù)！
    我們的目標(biāo)：以高質(zhì)量的產(chǎn)品，優(yōu)惠的價(jià)格,貼心的服務(wù)，為客戶提供優(yōu)良的解決方案。
    上海卷柔科技以現(xiàn)代鍍膜技術(shù)為核心驅(qū)動(dòng)力，通過(guò)鍍膜設(shè)備、鍍膜加工、光學(xué)鍍膜產(chǎn)品服務(wù)于客戶，努力為客戶創(chuàng)造新的利潤(rùn)空間和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，為中國(guó)的民族制造業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。