世界首次，我国成功破解钙钛矿电池寿命短难题

IT之家 3 月 9 日消息，钙钛矿太阳电池作为极具应用前景的新型光伏技术，具有效率高、成本低、柔性与轻量化等优势，对解决能源与环境问题具有重要意义，然而，器件不稳定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，华东理工大学的一项研究成功破解了这一难题，相关成果已发表在国际期刊《科学》（Science）。

据悉，科研团队成功找到延长钙钛矿太阳能电池寿命的关键方法，这项“命短”难题的破解，让人类距离用上更便宜、更轻薄的太阳能板又近了一大步。

研究发现，作为光伏电池的关键组分，钙钛矿材料表现出典型的软晶格特性，在水氧、光照、高温和电场等环境因素作用下，容易发生化学分解及结构退化，导致器件效率大幅下降。

通俗来说，钙钛矿材料在阳光照射下会像气球一样反复膨胀收缩，时间一长就会“内伤”破裂。这种材料遇光会膨胀超过 1%，内部晶体相互挤压产生破坏力，就像反复折叠的纸最终会断裂一样。科研人员想出了一个妙招 —— 给材料穿“防弹衣”。

他们用世界上最坚硬的材料之一石墨烯，加上特殊透明塑料，制成只有头发丝万分之一的超薄保护层。实验证明，这层“防护服”能让材料抗压能力翻倍，把膨胀幅度从 0.31% 降到 0.08%，就像给易碎品加了抗震包装。

▲ 石墨烯-聚合物耦合双层界面结构，实现兼具高强度、高韧性以及优异电荷输运特性的钙钛矿薄膜材料

经过严格测试，装上这种保护层的太阳能电池创下新纪录：在模拟日常使用的强光高温环境下，持续工作 3670 小时（约 153 天）后，仍能保持 97% 的发电效率。这是目前同类电池中最长的稳定工作时间，意味着实际应用成为可能。

▲ 石墨烯-聚合物耦合界面实现钙钛矿太阳能电池工况寿命的新突破

这项突破不仅给出解决方案，更刷新了科学界认知。过去十年，全球科学家主要从材料配方改良入手，而华东理工团队首次发现“物理损伤”这个隐藏杀手，为后续研究打开新方向。相关专家表示，这项工作重新定义了提升稳定性的技术路径。

研究团队透露，该技术已开始与企业合作试验。一旦量产，将带来革命性变化：建筑外墙的发电玻璃、可折叠的户外充电毯甚至给手机充电的太阳膜都可能成为现实。据估算，钙钛矿电池生产成本仅为硅电池的 1/3，发电效率还有提升空间。

▲ 团队成员测试钙钛矿太阳能电池光电性能

华东理工大学为该工作的唯一通讯单位，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，该研究工作得到了华东理工大学杨化桂教授的悉心指导，上海大学郑祎初副研究员在理论模拟方面提供了重要支持。研究工作还得到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。

IT之家附论文链接：