世界上第一次!大学科研团队成功解决难题
新的突破!大学科研团队解锁太阳能电池“长寿密码”
钙钛矿太阳能电池因其效率高、成本低、重量轻等特点,被认为是未来光伏技术的重要方向。但是这种电池存在一个关键问题——稳定性差,长期使用困难。
最近,华东理工大学的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,研究团队成功找到了延长钙钛矿太阳能电池寿命的关键方法。这个“短命”问题的解决,让人类离使用更便宜、更轻薄的太阳能电池板又近了一大步。
钙钛矿太阳能电池被称为“未来之光”。它不仅能像传统硅电池一样发电,还能做成薄如纸、弯曲的形状,甚至贴在衣服或窗户上。但多年来,这种电池有一个致命的弱点:在阳光下使用不久就会“老化”,使用寿命远远达不到实际应用要求。
研究小组揭开了这个“短命”怀疑小组。研究表明,在阳光下,钙钛矿物材料可以像气球一样反复膨胀收缩,时间长了就会“内伤”破裂。这些材料在光照下会膨胀1%以上,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——给材料穿“防弹衣”。他们用世界上最坚固的材料之一石墨烯和特殊的透明塑料制成超薄防护层,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%降低到0.08%,就像给易碎产品加上抗震包装一样。
经过严格检测,安装这种保护层的太阳能电池创造了新的记录:在模拟日常使用的强光高温环境下,97%的发电效率在连续工作3670小时(约153天)后仍能保持。这是目前类似电池中最长的稳定工作时间,这意味着实际应用是可能的。
这一突破不仅给出了解决方案,也刷新了科学界的认知。在过去的十年里,全球科学家主要从改进材料配方入手,而华东理工学院的团队首次发现了隐藏的杀手“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合作进行实验。一旦大规模生产,将带来革命性的变化:建筑外墙的发电玻璃、折叠式户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只有硅电池的三分之一,发电效率还有提高的空间。
伴随着稳定性瓶颈的突破,这项“实验室未来技术”正在加速向家家户户迈进,为世界绿色能源转型提供“中国计划”。
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