像纸一样折叠、拉伸至5倍仍能发电……KIST研发可变形太阳能电池[读懂科学]

by Kim Jonghwa

Published 15 Oct.2026 12:00(KST)

应用折纸原理的三维太阳能结构……经1000次形变仍保持性能
狭小空间内太阳能电池面积最高可达225%……有望用于建筑外墙及太空

一种即使像纸一样折叠或大幅拉伸，也能发电的太阳能技术已研发成功。由于可安装在建筑物的弧形外墙或狭窄空间中，这项技术有望突破传统平板式太阳能电池的局限，备受关注。

韩国科学技术研究院（KIST）14日表示，下一代太阳能电池研究中心主任 Lee Pillip 领导的研究团队，开发出一种在自由改变形态的同时仍能保持发电性能的三维太阳能超结构体。

利用根状银纳米线改善表面特性和导电性，并可根据液态金属的应用方式赋予电极多种功能。研究团队供图

现有太阳能电池大多为平板形状，因此难以安装在曲面或可移动结构上。柔性太阳能电池大幅拉伸时，也会出现可布置太阳能电池的面积缩小或电路连接中断等问题。

研究团队借鉴了通过剪裁、折叠纸张来改变形态的“切纸术（Kirigami）”和“折纸术（Origami）”原理。研究团队将结构设计成在拉伸或折叠时能够变为所需形态，同时保持电流流通网络的连接。

关键在于全新的电极技术。研究团队将细银纳米线固定在结构体表面，并与柔性铟镓液态金属结合。银纳米线构成电流通道，液态金属则填补连接网络中的空隙。研究团队还实现了无需复杂布线即可拆装太阳能电池组件的技术。

研究团队利用可变形成4种形态的结构和导电纳米复合材料，开发出一种可根据用途提高柔性和太阳能电池集成度的能源发电系统。研究团队供图

实验结果显示，即使结构体发生形变，长度较初始长度增加500%，其发电性能也几乎没有变化。经过1000次反复形变后，性能仍得以维持。在另一种密集布置太阳能电池的结构中，太阳能电池面积最高可达到平面安装面积的225%。即使结构体拉伸约100%，太阳能电池面积仍能维持在相当于安装面积的水平。

电极在室内存放约2年后，仍未观察到性能下降；在经过1万次反复折叠测试后，也能稳定运行。

研究团队今年年初开发出面积约900平方厘米的可变形太阳能系统后，此次又成功实现了对结构运动与电路连接的一体化设计。

不过，要应用于实际建筑，还需进一步确保其耐受强风暴雨的耐久性、固定技术和消防安全性等。研究团队计划开发用于建筑外墙的太阳能系统商业化技术，并将应用范围拓展至移动载体、便携式发电设备以及可在太空展开的太阳能系统。

韩国科学技术研究院研究团队照片。韩国科学技术研究院供图

第一作者、KIST博士后研究员 Hwang Seokjun 表示：“我们计划将此前的模块化结构技术与实际太阳能电池组件结合，推动其在建筑领域的商业化，并在今后将应用范围拓展至移动载体和可展开系统。”

通讯作者、中心主任 Lee Pillip 表示：“这项研究的意义在于，同时对结构的运动、形态和电气功能进行了设计。”

这项研究成果已刊登于国际学术期刊《先进材料》（Advanced Materials）最新一期。

本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。