钙钛矿太阳电池，这一被视作光伏领域新星的技术，凭借其高效率、低成本及轻量化等优势，为解决能源危机与环境问题提供了新思路。然而，器件的不稳定性一直是制约其产业化进程的关键因素。
近日，华东理工大学的一项研究成果在国际权威期刊《科学》上发表，成功攻克了这一技术瓶颈。据央视新闻与科技日报综合报道，该科研团队找到了延长钙钛矿太阳能电池使用寿命的关键策略，为钙钛矿太阳电池的商业化应用铺平了道路。
研究显示，钙钛矿材料作为光伏电池的核心组件，具有软晶格特性，易受水氧、光照、高温及电场等环境因素的影响，导致化学分解与结构退化，进而严重影响电池效率。简单来说，钙钛矿材料在光照下会像气球一样不断膨胀收缩，最终导致材料内部损伤。这种材料在光照下的膨胀幅度可超过1%，内部晶体间的相互挤压造成破坏，犹如反复折叠的纸张最终断裂。
面对这一挑战，科研人员巧妙地给钙钛矿材料穿上了一层“防弹衣”。他们利用世界上最坚硬的材料之一——石墨烯，结合特殊透明塑料，制成了厚度仅为头发丝万分之一的超薄保护层。这层“防护服”显著增强了材料的抗压能力，将膨胀幅度从0.31%降低至0.08%，有效保护了钙钛矿材料免受物理损伤的困扰。
经过严格测试，装有这种保护层的太阳能电池在模拟日常使用条件下的强光高温环境中，持续工作3670小时（约153天）后，仍能保持97%的发电效率。这一成果刷新了同类电池的稳定工作时间记录，标志着钙钛矿太阳电池的实际应用已成为可能。
此次突破不仅为钙钛矿太阳电池的稳定性问题提供了解决方案，更颠覆了科学界对钙钛矿材料稳定性的传统认知。过去十年间，全球科学家主要聚焦于材料配方的改良，而华东理工团队首次揭示了“物理损伤”这一隐藏挑战，为后续研究开辟了新方向。相关专家表示，这一成果重新定义了提升钙钛矿太阳电池稳定性的技术路径。
据了解，该技术已开始与企业合作进行试验。一旦实现量产，将带来革命性的变化。建筑外墙的发电玻璃、可折叠的户外充电毯甚至用于手机充电的太阳膜等创新产品都可能成为现实。据估算，钙钛矿电池的生产成本仅为硅电池的1/3，且发电效率仍有进一步提升的空间。
此次研究由华东理工大学独立完成，通讯作者为侯宇教授和杨双教授，第一作者为材料学院博士研究生李庆。研究工作得到了杨化桂教授的悉心指导，以及上海大学郑祎初副研究员在理论模拟方面的重要支持。该研究还获得了国家自然科学基金、上海市基础研究特区等项目资金的支持。
