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华东理工大学科研团队成功破解钙钛矿太阳能电池稳定性差的难题,相关成果已发表在国际顶级期刊。这项技术突破让更便宜、更轻薄的太阳能板成为可能,为全球绿色能源转型提供“中国方案”。

  钙钛矿太阳能电池,以其高效、低成本及轻量化特点,被视为未来光伏领域的璀璨明星。然而,其稳定性不足一直是制约发展的关键问题,导致长期使用受限。3月7日,华东理工大学传来捷报,该校科研团队成功破解了这一技术瓶颈,相关研究成果已在国际权威期刊《科学》(Science)上发表。科研团队找到了延长钙钛矿太阳能电池寿命的关键路径,这一“短命”难题的攻克,预示着更便宜、更轻便的太阳能板即将走进千家万户。

  被誉为“未来之光”的钙钛矿太阳能电池,不仅具备传统电池的发电功能,还能实现薄如纸张、可弯曲的设计,甚至能轻松贴合在衣物或窗户上。但长期以来,其使用寿命因光照下的快速老化而远低于实际应用需求。

  研究团队深入探索,终于揭开了钙钛矿太阳能电池“短命”之谜。他们发现,钙钛矿材料在阳光照射下会经历反复的膨胀与收缩,最终导致内部结构破裂。这种材料在光照下膨胀幅度超过1%,内部晶体间的相互挤压产生破坏力,如同反复折叠的纸张终将断裂。

  科研人员巧思妙想,为材料穿上了一层“防弹衣”。他们利用石墨烯——世界上最坚硬的材料之一,结合特殊透明塑料,打造出仅头发丝万分之一厚度的超薄保护层。实验结果显示,这层“防护服”显著提升了材料的抗压能力,将膨胀幅度从0.31%降低至0.08%,为易碎材料提供了有效的抗震保护。

  经过严格测试,搭载这一保护层的太阳能电池创下了新纪录:在模拟日常使用环境的强光高温条件下,持续工作3670小时(约153天)后,仍能保持高达97%的发电效率。这一成就不仅代表了同类电池中最长的稳定工作时间,也预示着钙钛矿太阳能电池的实际应用已成为可能。

  此次突破不仅提供了解决方案,更颠覆了科学界的传统认知。过去十年间,全球科学家主要聚焦于材料配方的改良,而华东理工团队则首次揭示了“物理损伤”这一隐藏问题,为后续研究开辟了新方向。相关专家指出,这一工作重新定义了提升钙钛矿太阳能电池稳定性的技术路径。

  研究团队透露,该技术已与企业展开合作试验。一旦实现量产,将带来革命性的变化:建筑外墙的发电玻璃、可折叠的户外充电毯以及为手机充电的太阳膜等创新产品或将成为现实。据估算,钙钛矿电池的生产成本仅为硅电池的1/3,且发电效率仍有进一步提升的空间。

  随着稳定性问题的突破,钙钛矿太阳能电池这一“实验室里的未来科技”正加速走向市场,为全球绿色能源转型贡献“中国智慧”和“中国方案”。

(文章来源:央视新闻)