世界首次，我国成功破解钙钛矿电池寿命短难题

IT之家 3 月 9 日报道，钙钛矿太阳电池作为一项新兴的光伏技术，展现出极大的应用潜力。该技术具备高效性、低成本以及轻量化等诸多优点，为解决全球能源与环境问题带来了新的希望。然而，目前器件的不稳定性依旧是其广泛应用的最大障碍。

据央视新闻和科技日报的报道，3 月 7 日，华东理工大学的一项创新研究突破了这一瓶颈，其成果已发表在国际学术期刊《科学》（Science）上。

据了解，该科研团队找到延长钙钛矿太阳能电池使用寿命的关键技术，这一“短命”难题的解决，使得人类距离使用更便宜且更轻便的太阳能板又迈出了一大步。

研究结果表明，作为光伏电池的关键材料，钙钛矿材料展现出明显的软晶格特性，在水氧、阳光、高温和电场等环境因素的影响下，容易发生化学分解和结构退化，导致器件效率显著降低。

简单来说，钙钛矿材料在阳光照射时会像气球一样不断膨胀和收缩，长时间后就会出现“内伤”而破裂。这种材料遭遇光照时，膨胀超过 1%，内部晶体之间的挤压会产生破坏力，类似于反复折叠的纸张最终会断裂。为此，科研人员提出了一个创新方案 —— 为材料加装“防弹衣”。

他们利用世界上最坚硬的物质之一石墨烯，加上特制的透明塑料，制成了厚度仅为头发丝万分之一的超薄保护层。实验显示，这层“防护衣”能有效增强材料的抗压能力，将膨胀幅度从 0.31% 降至 0.08%，如同为易碎物品增加了抗震包装。

经过严密测试，安装了这种保护层的太阳能电池创下了新的记录：在模拟日常使用的强光和高温条件下，持续工作了 3670 小时（约 153 天）后，依然保持了 97% 的发电效率。这成为目前同类电池中最持久的稳定工作时间，标志着实际应用的可行性。

这一突破不仅提供了解决方案，更改变了科学界的认知。过去十年，全球科学家主要通过改良材料的配方来克服问题，而华东理工大学的团队率先发现“物理损伤”这一潜在的隐患，为后续的研究指明了新方向。相关专家指出，这项研究为提升稳定性开辟了全新的技术路径。

研究团队表示，该技术已经开始与企业开展合作试验。一旦实现批量生产，必将引领一场革命性变化：建筑外立面的发电玻璃、可折叠的户外充电毯，甚至为手机充电的太阳能膜都将成为现实。根据估算，钙钦矿电池的生产成本仅为硅电池的三分之一，且发电效率仍有进一步提升的可能。

华东理工大学是此项研究的唯一通讯单位，侯宇教授和杨双教授为通讯作者，首席作者为材料学院的博士研究生李庆。该研究得到了华东理工大学杨化桂教授的指导，上海大学的郑祎初副研究员在理论模拟方面提供了重要支持。同时，研究还得到了国家自然科学基金和上海市基础研究特区等项目的资助。

IT之家提供论文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adu5563

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