隨著智能化可穿戴電子設備的爆炸式發展，柔性電子學成為當前科學研究和產業應用的熱門領域。其中無機材料以其穩定性高、遷移率大，且電學（xué）性能可調範圍較大的特點（diǎn），可滿足半導（dǎo）體工業的蓬勃發（fā）展需求。近年來，柔性概念的光子（zǐ）、電子器件得到廣泛的關（guān）注和研究，在（zài）通訊、信息、醫療和能源等領域均具（jù）有重要（yào）應用前景。柔性光子、電（diàn）子器件在向可穿戴、便攜式、輕質化和低損耗等方向發展。

Wiley近期出版關於無機柔性光電子材料與應用（yòng）的專著《Inorganic Flexible Optoelectronics: Materials and Applications》，由美國威斯康辛（xīn）大學麥迪遜分校電子與計算機工（gōng）程係馬振強教授任主編，多位柔性電子領域的著名學者參與了該專（zhuān）著的編寫工作（zuò），包括美國西北大學的John A. Rogers院士，清華大（dà）學馮雪教授、盛興教授，南京大學的（de）王肖沐教授等。

圖1 專（zhuān）著《Inorganic Flexible Optoelectronics: Materials and Applications》

該書首先介紹了由新材料（liào）和新設（shè）計所（suǒ）支撐的柔性無機發光二（èr）極管，並展現了它們在神經科學研究中的應用實例，然後從薄膜到納米線的維度展（zhǎn）示了基於無機半導體納米結構的柔性發光二極管。隨後，分別介紹了（le）基於納（nà）米膜和納米線的柔性光電探測器；基於柔性基板的二維材（cái）料光電探測器以及基於IV族材料的太（tài）陽（yáng）能電池及其柔性光伏技術。在此之後，它向讀者介紹了基於III-V族（zú）材（cái）料的單結（jié）和多結太陽能電池，並展示了它們在異質襯底上的集成。最後，該書深入報道了以新型材料為基礎的柔性太陽能電池（chí）。

浙（zhè）江清華柔性電子技術研究院科研人員撰寫的第五章《IV Group Materials-Based Solar Cells and Their Flexible Photovoltaic Technologies》重點介紹（shào）基於四族材（cái）料的太陽能電池及其柔性化光伏技術。Si、Ge和C是具有顯著的半導體（tǐ）特性第（dì）四主族元素（sù），在材料（liào）基礎研究、新型（xíng）光電器件研究及其應用中，都引起了人們極大的興趣。該章節（jiē）首先討論了Si、Ge、C等（děng）元（yuán）素為基礎太陽能電（diàn）池的發展及其高效太陽能電池技術。從20世紀50年代（dài）初，第一（yī）代（dài）基於p-n結（jié）的矽基電池問世，轉換效率約為4.5%，此後電（diàn）池效率得到了顯著提高，目（mù）前的高效技術包含了背鈍化接觸技（jì）術、異質結技術和陷光技術，效率已經提升到了（le）26.1%。非（fēi）晶矽（guī）作為薄膜類電池，工藝穩定性仍有較大的提升空間去研究。鍺由於（yú）光學帶隙（xì）較低，在太陽電（diàn）池方麵的研究空間稍顯不足。在光伏器件方麵，碳納米材料家族在柔韌性、表麵積、載流子遷移率、化學穩定性、光電子性能等方麵具有優勢，是異（yì）質結太陽能電（diàn）池的合適材料，轉換效率已經提升至15~17%。

圖2 C/Si異質結及其太陽（yáng）能電池的研究進展

然後，該章節從自下向上法（fǎ）和自上向下法兩方麵總（zǒng）結了（le）實現第四主族元素柔性太陽能電池的製造方法。到目前為止，矽仍然是（shì）柔性（xìng）太陽能電池IV族材料中最常用的材料。在矽錠的切割過程中，通過減小矽片的厚度，可以製造出高效（xiào）的半柔性組件(~ 15-20%)，但彎曲度相當有限(彎（wān）曲（qǔ）半徑不（bú）能小於10cm)。目前的減薄技術已可使矽片足夠薄（báo）至幾微米尺度（dù），且（qiě）穩（wěn）定性良好。為了進一步提高可彎曲（qǔ）性，研究人員將（jiāng）太陽能電池切割成（chéng）離散的條狀，並像中國古代的竹簡一樣，使整個組（zǔ）件在保（bǎo）持18.3%的效率的同時，可以向一（yī）個方向（xiàng）彎曲，彎曲半（bàn）徑小得多。

圖3 減薄後的單晶矽

隨後，作者從理論和實驗兩方麵介紹了柔性太陽能電池失效的力學模型。在力學中，柔性用彎曲剛度（dù）來表征，彎曲（qǔ）剛度與厚度的立（lì）方成正比。柔性太陽能電池，尤其是基於無機（jī）材料，可以簡（jiǎn）化為硬薄膜軟基底的力學模型。

圖4 矽帶的轉移及彎曲性能測試

最後，該章節介紹（shào）了（le）第四主族元素柔性太陽能電（diàn）池在各個領域（yù）的應用。人們對柔（róu）性太陽能電池的興趣正在（zài）穩步增長，因（yīn）為用於通信和高（gāo）空任務的空間站（zhàn）、衛星將受益於可卷曲或可折疊的（de）太陽能（néng）發電板。汽車、飛機和各種（zhǒng）電（diàn）器也可以通過環境照明（míng）滿足部分電（diàn）力需求。總之，柔性第四主族元素太（tài）陽能電池為許多新興應用提供了可行的能源供應（yīng）途徑。

圖5 太陽電池充電帳篷

該專著深入而前瞻性地介紹了柔性光電技術領域的最新進展，係（xì）統地從（cóng）材料端到器件端展示了無機柔性光電子學的各方麵知識，為光電方向、柔性電子器件、柔性能源等研究方向科研人員提供了良好的參考，同（tóng）時為相關方向研究生提供指導。

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