研究突破钙钛矿太阳能电池稳定性 助力光伏技术产业化
时间：2025-03-20 03:10
小编：小世评选
近年来，随着全球对可再生能源需求的日益增长，钙钛矿太阳能电池作为一种新型光伏技术，因其高效率、低成本及轻巧灵活的特性，逐渐引起了越来越多的关注。这种材料相较于传统的硅基太阳能电池，在转换效率和生产成本方面显示出巨大的优势，有望在解决能源与环境问题上发挥重要作用。钙钛矿太阳能电池的稳定性不足，一直以来是制约其规模化产业化的瓶颈。
据3月7日的科技日报报道，来自华东理工大学的研究团队最近在《科学》期刊上发布了一项关于钙钛矿太阳能电池稳定性的新突破。这项研究不仅为解决钙钛矿材料在实际应用中面临的“命短”问题提供了实用的解决方案，而且重新定义了提升光伏电池性能的技术路径，标志着向大规模应用迈出了重要一步。
研究显示，钙钛矿材料在光照、湿度及高温等环境因素的影响下，存在着“物理损伤”的隐患。具体钙钛矿材料在阳光照射下会经历持续的膨胀与收缩，造成内部压力增大，就像反复折叠的纸张一般最终会断裂。这样的物理性质使得钙钛矿太阳能电池在长时间使用后，其性能大幅下降，影响了实际应用的稳定性。
为了应对这一挑战，研究团队采用了石墨烯这一世界上最坚硬的材料之一，并将其与特殊透明塑料结合，制成了一种极薄的保护层。经过实验证明，这层保护膜不仅有效增强了钙钛矿材料的抗压能力，使其性能翻倍，还能够有效提升其使用寿命。具体表现为装有这种保护层的钙钛矿太阳能电池，能够在长达2000个小时的条件下保持稳定工作，这在同类电池中创下了记录，标志着钙钛矿电池的可靠性得到了显著增强。
该研究团队通过系统的测试和实验，验证了这种新型的保护结构可以在钙钛矿太阳能电池的工作条件下，实现高强度、高韧性以及优异的电荷输运特性。这一创新性的技术为钙钛矿太阳能电池的产业化应用奠定了基础。
研究者们指出，过去的十年，多数研究集中在优化钙钛矿材料的组成和结构上，而华东理工大学的团队首次深入挖掘了“物理损伤”这个潜在的关键因素。通过这一研究，科学界对钙钛矿电池的认识得到了拓展，为未来相关研究指明了新的方向。
随着研究成果的不断推进，该项目团队还积极与企业合作，开展相关技术的产业化试验。若成功进入量产阶段，钙钛矿电池的生产成本预计将仅为硅电池的三分之一，同时其效率还有进一步提升的空间。这将极大地推动光伏产业的发展，对应对全球能源危机及气候变化具有显著的积极作用。
科研团队在此项研究中，得到了国家自然科学基金与各类项目资金的支持。相关研究成果的具体贡献者包括通讯作者侯宇教授和杨双教授，以及第一作者李庆博士研究生，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。
钙钛矿太阳能电池的稳定性突破，不仅为该技术的商业化铺平了道路，也为未来光伏技术的进一步发展与优化奠定了基础。我们期待这一研究成果能够尽早实现市场应用，为实现可再生能源的广泛利用贡献力量。科研团队的探索精神和创新思维也为化解能源危机提供了新的解决方案，促进了科学界与工业界的深度融合，为可持续发展铺就了新的希望。
