新突破！我國科研團隊找到延長太陽能電池壽命關鍵方法
來源：中國科技網 時間：2025-03-07 17:40
鈣鈦礦太陽能電池被稱作“未來之光”，它不僅能像傳統硅電池一樣發電，還能做成薄如紙張、可彎曲的形態，甚至能貼在衣服或窗戶上使用。然而，器件不穩定性成為限制其產業化發展的首要挑戰。
3月7日，華東理工大學材料學院清潔能源材料與器件團隊侯宇教授、楊雙教授等人在《科學》發表最新研究，揭示了新型光伏不穩定性的關鍵機制——光機械誘導分解效應，提出石墨烯-聚合物機械增強鈣鈦礦材料的新方法，制備的太陽能電池器件在標準太陽光照及高溫下的T97工作壽命創下3670小時新紀錄。
研究發現，鈣鈦礦材料在陽光照射下會像氣球一樣反復膨脹收縮，時間一長就會“內傷”破裂。這種材料遇光會膨脹超過1%，內部晶體相互擠壓產生破壞力，就像反復折疊的紙最終會斷裂一樣。
科研人員想出了一個妙招——給材料穿“防彈衣”。他們用世界上最堅硬的材料之一石墨烯，加上特殊透明塑料，制成只有頭發絲萬分之一的超薄保護層。
經過多次嘗試，團隊發現，可以通過聚甲基丙烯酸甲酯聚合物界面耦聯方式，將單層整片石墨烯組裝到鈣鈦礦薄膜表面。由此，一個新型鈣鈦礦太陽能電池器件形成。實驗證明，由這種雙層結構形成的“防護服”，能讓材料抗壓能力翻倍，把膨脹幅度從0.31%降到0.08%，就像給易碎品加了抗震包裝。
經過嚴格測試，裝上這種保護層的太陽能電池創下新紀錄：在模擬日常使用的強光高溫環境下，持續工作3670小時（約153天）后，仍能保持97%的發電效率。這是目前同類電池中最長的穩定工作時間，意味著實際應用成為可能。
過去10年，全球科學家主要從材料配方改良入手，而華東理工大學團隊首次發現“物理損傷”這個隱藏殺手，為后續研究打開新方向。相關專家表示，這項工作重新定義了提升穩定性的技術路徑。
目前，該技術已開始與企業合作試驗，一旦量產，建筑外墻發電玻璃、可折疊戶外充電毯，甚至給手機充電的太陽膜都可能成為現實。（張婷 王春）
責任編輯：沈馨蕊
