在新型光伏技术路线上，钙钛矿太阳能电池因兼具高转换效率、低成本及柔性轻量化等优势备受瞩目。然而，材料稳定性不足始终制约着其产业化进程——这个被誉为"光伏新星"的材料，在光照、高温等条件下极易发生结构退化，导致器件性能骤降。这一世界性难题近日被华东理工大学材料学院清洁能源材料与器件团队破解。
3月7日，国际顶级学术期刊《科学》在线发表了该团队的突破性研究成果。侯宇教授、杨双教授领衔的研究团队首次揭示了钙钛矿材料中光机械诱导分解效应这一关键失效机制，并创新性地提出石墨烯-聚合物复合增强策略。通过将单层整片石墨烯与聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）进行界面耦合，成功制备出具有超高稳定性的钙钛矿薄膜太阳能电池。经第三方测试验证，该电池在标准太阳光照及85℃高温环境下，T97工作寿命突破3670小时，较传统钙钛矿电池提升近3倍。
研究团队通过原子力显微镜动态观测发现，钙钛矿材料在光照下会产生显著的光致伸缩效应，其晶格膨胀幅度可达1%以上。这种微观形变不仅引发晶界破裂，还会加速离子迁移导致材料劣化。"我们首次证实，动态应力累积是钙钛矿器件失效的重要诱因，而非单纯依赖传统认知的水氧侵蚀或热稳定性问题。"侯宇教授解释道。
针对这一发现，团队创新构建了石墨烯-聚合物双层增强结构。利用石墨烯超高模量（约1TPa）与PMMA优异的界面相容性，成功将钙钛矿薄膜的模量和硬度提升至原有两倍。实验数据显示，该结构能将光照条件下的晶格变形率从+0.31%严格控制在+0.08%以内，有效抑制了晶界微裂纹的产生与扩展。结合第一性原理计算与原位动态结构表征，研究团队证实了该界面工程可同步阻隔横向离子扩散并缓解光热应力。
这项突破不仅解决了钙钛矿材料在实际工况下的失效难题，更为下一代光伏技术发展开辟了新路径。据团队透露，该技术已申请多项发明专利，相关成果正在与新能源企业推进产业化合作。自"双碳"战略实施以来，华东理工大学清洁能源材料团队已在新型光伏领域取得系列原创性成果，包括光电功能材料精准筛选方法、表面分子功能化技术等，为我国新能源产业转型升级提供了重要技术支撑。
这项里程碑式的突破标志着钙钛矿太阳能电池向产业化迈出关键一步。随着稳定性问题的攻克，这种被誉为"未来光伏主流"的材料，将在建筑一体化、柔性电子等领域展现出更广阔的应用前景。
责任编辑：肠肠
