钙钛矿太阳电池"延寿"技术取得重大突破。

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在全球能源转型的大背景下，可再生能源领域的技术突破一直备受瞩目。钙钛矿太阳电池作为极具潜力的新型光伏技术，以其转化效率高、低成本、柔性与轻量化等显著优势，成为解决能源与环境问题的重要研究方向。然而，钙钛矿材料在水氧、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，致使器件效率大幅下降，其“寿命”问题成为了限制产业化发展的关键瓶颈。

北京时间日，华东理工大学材料学院清洁能源材料与器件团队的侯宇教授、杨双教授等人在《Science》上发表的最新研究成果，为这一难题的攻克带来了曙光。该研究首次揭示了新型光伏不稳定性的关键机制——光机械诱导分解效应。在太阳光照下，钙钛矿材料呈现出明显的光致伸缩效应，膨胀比例可超1%。这一膨胀现象导致钙钛矿晶体间相互挤压，在晶界附近积累局部应力，加速晶界区域缺陷的形成，进而造成钙钛矿电池性能的损失。从微观结构角度来看，晶界处本身就是原子排列不规则的区域，应力的积累进一步破坏了晶体结构的完整性，影响了电荷传输效率，最终降低了电池的光电转换效率。

为了应对这一挑战，研究团队创新性地提出了石墨烯聚合物机械增强钙钛矿材料的新方法。石墨烯，以其超高模量（是钙钛矿材料模量的50100倍）、均匀致密、耐机械疲劳和化学稳定等特性，成为提升钙钛矿稳定性的理想“外援”。团队通过多次实验尝试，将单层整片石墨烯借助聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）聚合物界面耦联的方式，组装到钙钛矿薄膜表面，成功制备出新型太阳钙钛矿电池器件。

得益于石墨烯出色的机械性能和聚合物的耦合效应，钙钛矿薄膜的模量和硬度提高了两倍，显著限制了光照条件下的晶格动态伸缩效应。实验数据显示，石墨烯聚合物双层结构将晶格变形率从 0.31%降低至 0.08%，有效减少了晶界附近由膨胀引起的材料破坏。通过动态结构演变实验和计算模型相结合，研究团队验证了该耦合界面结构在工作条件下能够有效抑制晶格变形以及横向离子扩散，从而确保钙钛矿器件在光照、高温及真空条件等环境下的长期稳定性。基于此设计制备的太阳能电池器件，在标准太阳光照及高温下的T97工作寿命达到了3670小时，创下新纪录，这意味着器件在长时间工作后仍能保持初始效率的97%以上，为钙钛矿太阳电池的产业化应用提供了全新解决方案。

从产业发展角度来看，这一研究成果具有重大意义。此前，科学家们为提升钙钛矿材料的稳定性，多从改变钙钛矿组分和结晶性，或设计控制钙钛矿表面分子结构等方向入手，但收效有限。而此次光机械诱导分解效应的发现，为理解钙钛矿材料的退化机制提供了全新视角，重新定义了提升稳定性的技术路径，为后续研究打开了新方向。随着该技术与企业合作试验的推进，若能实现量产，将极大地推动钙钛矿太阳电池在建筑外墙发电玻璃、可折叠户外充电毯、手机充电太阳膜等领域的应用，助力全球绿色能源转型。

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