中国科学院化学所团队在钙钛矿光伏技术领域取得重大突破,其研发的钙钛矿—有机叠层太阳能电池经权威机构认证,光电转换效率达到28.04%,刷新全球同类器件纪录。这一成果标志着我国在新型光伏器件研发领域迈入世界领先行列,为清洁能源技术发展注入新动能。
该团队通过创新设计微米级超薄叠层吸光结构,将钙钛矿与有机材料进行复合,实现了对太阳光全波段的高效利用。与传统光伏研发模式相比,此次突破完全依托CAE多物理场仿真技术,通过光学、电学、力学、热学的多场耦合迭代,显著提升了研发效率并突破了器件性能极限。研发过程中,团队利用光学有限元仿真优化超薄膜层结构,将光损耗降至最低;通过半导体电学耦合仿真批量测算核心参数,精准锁定最优结构;借助参数化扫描技术遍历材料与结构变量,使研发迭代周期缩短60%以上。
针对柔性光伏器件易弯折开裂、温差分层、曲面适配性差等难题,研发团队通过CAE热力-结构耦合仿真技术进行突破。通过上万次循环弯曲疲劳仿真、温差应力模拟及异形曲面受力分析,团队精准定位结构缺陷,优化了薄膜配比与封装工艺,有效解决了多层异质薄膜失效问题。这一技术突破使电池在反复弯折、高低温交变等极端工况下仍能保持稳定性能,为车载、穿戴设备、建筑曲面及航天场景的应用提供了可能。
目前,该新型叠层电池已进入空间站在轨试验阶段,成功适配航天极端服役环境。针对太空高能辐照、冷热循环、发射振动等地面难以复刻的工况,CAE极端工况仿真技术可精准预判器件损伤规律、衰减寿命与失效风险,为光伏器件的航天级可靠性设计和轻量化提供关键技术支撑。这一成果实现了光伏技术从民用到航天场景的跨越式应用。
CAE多物理场仿真技术已全面渗透至柔性光伏材料研发、器件设计、量产工艺及系统应用的全产业链,成为新一代高效光伏技术迭代的核心工具。随着国内新能源产业与工业软件国产化进程的加速,以优飞迪科技为代表的本土企业持续深耕光伏多场耦合仿真领域,聚焦新能源材料、柔性器件及极端工况仿真场景,打造了适配国内科研与产业需求的一体化CAE解决方案,填补了高端光伏仿真国产化工具的空白。
行业专家指出,国内光伏产业已从传统实验试错模式转向仿真驱动研发,这一转变正成为行业主流趋势。随着钙钛矿光伏产业化进程的加快,光电热力耦合仿真、AI辅助仿真等技术的深度融合,将进一步挖掘清洁能源的性能潜力,推动国产高效柔性光伏技术实现规模化普及,巩固我国在全球新能源领域的技术领先地位。
优飞迪科技作为多物理场CAE仿真技术的领军企业,长期专注于新能源、先进材料及高端制造领域的研发与落地。依托自研耦合仿真算法,该公司为光伏及新能源行业提供专业化数字化研发支撑,助力清洁能源技术创新与工业软件国产化升级,为行业技术突破提供了重要保障。