全球首次，我国成功解决了钙钛矿电池寿命短难题

IT 世家 3 月 9 据日报报道，钙钛矿太阳能电池作为一种应用价值很高的新型光伏技术，具有效率高、成本低、柔软、重量轻的优点，对解决能源和环境问题具有重要意义。然而，设备的多变性是限制其产业化发展的首要挑战。

综合央视新闻、科技日报报道，3 月 7 日，华东理工大学一项研究成功地解决了这个难题，并在国际期刊《科学》上发表了相关成果（Science）。

据悉，研究小组成功地找到了延长钙钛矿太阳能电池寿命的关键方法，这个“命短”问题的解决，让人类离使用更便宜、更轻薄的太阳能板又近了一大步。

研究表明，作为光伏电池的重要组成部分，钙钛矿材料在水氧、光照、高温、电场等环境因素的影响下，表现出典型的软晶格特征，易发生化学分解和结构衰退，导致器件效率大幅下降。。

一般来说，钙钛矿材料在阳光下可以像气球一样反复膨胀收缩，时间长了就会“内伤”破裂。当光线照射时，这些材料会膨胀超过 1%，内部晶体相互挤压产生破坏力，就像反复折叠的纸张最终会断裂一样。研究人员想出了一个妙招 —— 给料穿上“防弹衣”。

它们由世界上最坚固的材料之一石墨烯和特殊的透明塑料制成的超薄保护层，只有头发的万分之一。实验表明，这种“防护服”可以使材料的抗压能力翻倍。将膨胀幅度从 0.31% 降至 0.08%，正如给易碎产品加上抗震包装一样。

▲ 石墨烯 - 高聚物藕合两层界面结构，实现钙钛矿薄膜材料，兼顾高韧性、高耐磨性和优异的电荷运输特性。

经过严格检测，安装该保护层的太阳能电池创造了新的记录：继续工作，模拟日常使用的强光高温环境。 3670 小时（约 153 天空之后，仍然可以维持 97% 的发电效率。它是目前同类电池中最长的稳定工作时间，代表着实际应用的可能性。

▲ 石墨烯 - 实现钙钛矿太阳能电池寿命的高聚物藕合界面的新突破

这一突破不仅给出了解决方案，也刷新了科学界的认知。近十年来，全球科学家主要从改进材料配方入手，而华东理工学院团队首次发现隐藏杀手“物理损伤”，为后续研究开辟了新的方向。相关专家表示，这项工作重新定义了提高稳定性的技术路径。

研究小组透露，这项技术已经开始与公司进行合作实验。大规模生产将带来革命性的变化：建筑物外墙的发电玻璃、折叠式室外充电毯甚至手机充电的太阳膜都可能成为现实。据估计，钙钛矿电池的生产成本仅为硅电池。 三分之一，发电效率还有提高的空间。

▲ 团队成员检测钙钛矿太阳能电池的光电性能

华东理工大学是材料学院博士生李庆的唯一通信单位，通信作者是侯宇教授和杨双教授。这项研究得到了华东理工大学杨化桂教授的悉心指导，上海大学郑祎初级副研究员在理论模拟方面提供了重要支持。研究还得到了国家自然科学基金、上海市基础研究特区等特色基金的支持。

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