蝴蝶翅膀啟發！新型多層減反射膜用于柔性鈣鈦礦光伏
蝴蝶翅膀啟發！新型多層減反射膜用于柔性鈣鈦礦光伏
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上海卷柔新技術光電有限公司是一家專業研發生產光學儀器及其零配件的高科技企業，公司2005年成立在上海閔行零號灣創業園區，專業的光電鍍膜公司，技術背景依托中國科學院，卷柔產品主要涉及光學儀器及其零配件的研發和加工；光學透鏡、反射鏡、棱鏡，平板顯示，安防監控等光學鍍膜產品的開發和生產，為全球客戶提供上等的產品和服務。
鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）因其高功率轉換效率、成本效益及簡易制備工藝等光伏優勢備受關注。其中，柔性PSCs（FPSCs）憑借其輕量化與柔韌性特質，被視為**前景的可再生能源裝置，可滿足日益增長的穿戴式和便攜式電子設備需求。
然而，相較于玻璃基剛性PSCs（RPSCs），FPSCs的效率普遍偏低，其核心問題在于柔性基底材料（如聚萘二甲酸乙二醇酯，PEN）的高折射率導致外部光吸收效率降低—高折射率會增大基底界面反射損耗，減少進入器件的光子數量，造成短路電流密度（Jsc）損失。
理想的FPSCs使用的AR薄膜需滿足兩大設計準則：
-
通過梯度折射率設計逐步降低各層折射率（n）以實現折射率差*小化
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采用貼片式結構確保柔性和界面粘附性。
2025年4月2日，韓國西江大學Seong Min Kang&首爾國立大學Mansoo Choi/Yun Seog Lee等于Journal of Energy Chemistry刊發仿生貼片式多層減反射膜用于柔性鈣鈦礦太陽能電池的*新研究成果。該研究受玻璃翼蝴蝶翅膀啟發，開發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。通過理論優化折射率匹配材料與納米結構，作者專為FPSCs設計并制備了多層GSMA薄膜。該薄膜顯著改善了PSCs基底的光學性能：在ITO/PEN體系中實現反射率降低（~5.01%）與透光率提升（~6.17%）。此外，PEN基GSMA薄膜在500小時嚴苛環境測試后仍保持初始透光率的94.70%以上，且在1 mm彎曲半徑測試后結構完整性無損，展現出優異的環境穩定性與機械柔性。經GSMA薄膜修飾的柔性鈣鈦礦太陽能電池（FPSC）和剛性器件（RPSC）均表現出較高的短路電流密度（FPSC：~25.28 mA/cm2，*高達26.05 mA/cm2；RPSC：~24.27 mA/cm2）與光電轉換效率（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薄膜及其對光伏器件效率的提升。
(a)受玻璃翼蝴蝶(G. oto)多層納米結構啟發的GSMA薄膜設計示意圖，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，展示其多層納米結構。(iv)層間納米結構及(v)表面納米結構。(vi)GSMA薄膜的數碼照片。
(b)RPSC與FPSC的功率轉換效率(PCE)發展歷程。
(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薄膜的光學優化與制備。
(a)玻璃翼蝴蝶實際翅膀結構，展示由原表皮幾丁質和蠟層構成的多層結構。
(b)應用于FPSCs的仿生設計多層減反射膜。
(c)PEN基底與空氣間兩層結構及所選聚合物的計算折射率。
(d)從空氣到基底的六邊形納米結構陣列有效折射率分布。
(e)GSMA薄膜對PEN基底透光率的增強效果。
(f)GSMA薄膜在不同彎曲半徑下的彎曲應力分布；插圖：PFPE和PDMS的彈性模量對比。
(g)GSMA薄膜的制備工藝流程。
圖3. GSMA薄膜的光學與力學特性。
(a) PFPE層厚度及納米結構的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/柔性礦太陽電池基底上的光學特性對比。
(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/機械耐久性測試（插圖為85°C/85%濕度條件下500小時老化后的表面形貌評估）。
圖4. GSMA薄膜對鈣鈦礦太陽電池的性能增強作用。
(a)柔性鈣鈦礦太陽電池(FPSC)和(c)剛性鈣鈦礦太陽電池(RPSC)中對照器件與GSMA薄膜修飾器件的J-V曲線及光伏參數。
(b)柔性器件和(d)剛性器件在有無GSMA薄膜條件下的外量子效率(EQE)光譜對比。
(e) FPSC與RPSC中GSMA薄膜對光電轉換效率(PCE)的提升趨勢分析。
(f) GSMA薄膜對柔性/剛性器件各光伏參數增強效果的統計分布。
原文：https://doi.org/10.1016/j.jechem.2025.03.042
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上海卷柔新技術光電有限公司是一家專業研發生產光學儀器及其零配件的高科技企業，公司2005年成立在上海閔行零號灣創業園區，專業的光電鍍膜公司，技術背景依托中國科學院，卷柔產品主要涉及光學儀器及其零配件的研發和加工；光學透鏡、反射鏡、棱鏡，平板顯示，安防監控等光學鍍膜產品的開發和生產，為全球客戶提供上等的產品和服務。
采用德國薄膜制備工藝，形成了一套具有嚴格工藝標準的閉環式流程技術制備體系，能夠制備各種超高性能光學薄膜，包括紅外薄膜、增透膜，ARcoating,激光薄膜、特種薄膜、紫外薄膜、x射線薄膜，應用領域涉及激光切割、激光焊接、激光美容、醫用激光器、光學科研，紅外制導、面部識別、VR/AR應用,博物館，低反射櫥窗玻璃，畫框，工業燈具照明，廣告機，點餐機，電子白板，安防監控等。卷柔新技術擁有自主知識產權的全自動生產線【sol-gel溶膠凝膠法鍍膜線】，這條生產線能夠生產全球先進的減反射玻璃。鍍膜版面可達到2440*3660mm，玻璃厚度從0.3mm到12mm都可以,另外針對PC,PMMA方面的增透膜也具有量產生產能力。ARcoating減反膜基本接近無色,色彩還原性好，并且可以避免了磁控濺射的缺點，鍍完增透膜后玻璃可以做熱彎處理和鋼化處理以及DIP打印處理。這個難度和具有很好的應用性，新意突出，實用性突出，濕法鍍膜在價格方面也均優于真空磁控的干法。
卷柔減反射(AR)玻璃的特點:高透,膜層無色,膜硬度高,抗老化性強(耐候性強于玻璃),玻璃長期使用存放不發霉,且有一定的自潔效果.AR增透減反膜玻璃產品廣泛應用于**文博展示、低反射幕墻、廣告機玻璃、節能燈具蓋板玻璃、液晶顯示器保護玻璃等多行業。
我們的愿景：卷柔讓光學更具價值！
我們的使命：有光的地方就有卷柔新技術！
我們的目標：以高質量的產品，優惠的價格,貼心的服務，為客戶提供優良的解決方案。
上海卷柔科技以現代鍍膜技術為核心驅動力，通過鍍膜設備、鍍膜加工、光學鍍膜產品服務于客戶，努力為客戶創造新的利潤空間和競爭優勢，為中國的民族制造業的發展貢獻力量。
