华东理工大学的一支科研团队近日宣布了一项突破性进展,他们的研究成果被国际权威期刊《科学》正式发表。该研究聚焦于钙钛矿太阳能电池,成功找到了大幅提升其使用寿命的关键技术。
钙钛矿太阳能电池因其高效率、低成本及轻便性,在光伏领域被视为极具潜力的新星。然而,这类电池存在一个致命缺陷:在阳光照射下,其使用寿命迅速衰减,远未达到商业化应用的标准。
科研团队深入探究发现,钙钛矿材料在光照下会发生显著的体积变化,如同气球般反复膨胀收缩,最终导致内部结构损伤。具体而言,这种材料在光照下的膨胀幅度可超过1%,内部晶体间的相互挤压产生巨大破坏力,类似于纸张经反复折叠后会断裂的现象。
为了解决这一难题,科研团队创新性地利用石墨烯——这一世界上最坚硬的材料之一,结合特殊透明塑料,打造出厚度仅为头发丝万分之一的超薄保护层。这一保护层宛如一层“防护服”,为钙钛矿材料提供了坚实的保护。
实验结果显示,这一保护层使钙钛矿材料的抗压能力显著提升,膨胀幅度从原来的0.31%大幅降低到0.08%,犹如为易碎物品添加了抗震包装。在模拟强光高温的日常使用环境下,电池持续工作3670小时(相当于153天)后,其发电效率仍能保持高达97%。
这一成果标志着钙钛矿太阳能电池的稳定工作时间达到了同类电池中的最长记录,为其实际应用铺平了道路。据透露,该技术目前正与企业合作进行试验,一旦实现量产,将有望推动一系列创新应用的诞生,如建筑外墙发电玻璃、可折叠户外充电毯,甚至为手机充电的太阳膜等。