鈣鈦礦太陽能電池因其高效、低成本、輕量化等特點(diǎn)，被視為未來光伏技術(shù)的重要方向。然而，這類電池存在一個(gè)關(guān)鍵問題——穩(wěn)定性較差，難以長期使用。3月7日，華東理工大學(xué)的一項(xiàng)研究成功破解了這一難題，相關(guān)成果已發(fā)表在國際頂級期刊《科學(xué)》（Science）。據(jù)悉，科研團(tuán)隊(duì)成功找到延長鈣鈦礦太陽能電池壽命的關(guān)鍵方法，這項(xiàng)“命短”難題的破解，讓人類距離用上更便宜、更輕薄的太陽能板又近了一大步。
鈣鈦礦太陽能電池被稱作“未來之光”，它不僅能像傳統(tǒng)硅電池一樣發(fā)電，還能做成薄如紙張、可彎曲的形態(tài)，甚至能貼在衣服或窗戶上使用。但多年來，這種電池有個(gè)致命弱點(diǎn)：在陽光下用不了多久就會“衰老”，使用壽命遠(yuǎn)達(dá)不到實(shí)際應(yīng)用要求。
研究團(tuán)隊(duì)揭開了這個(gè)“短命”謎團(tuán)。研究發(fā)現(xiàn)，鈣鈦礦材料在陽光照射下會像氣球一樣反復(fù)膨脹收縮，時(shí)間一長就會“內(nèi)傷”破裂。這種材料遇光會膨脹超過1%，內(nèi)部晶體相互擠壓產(chǎn)生破壞力，就像反復(fù)折疊的紙最終會斷裂一樣。
科研人員想出了一個(gè)妙招——給材料穿“防彈衣”。他們用世界上最堅(jiān)硬的材料之一石墨烯，加上特殊透明塑料，制成只有頭發(fā)絲萬分之一的超薄保護(hù)層。實(shí)驗(yàn)證明，這層“防護(hù)服”能讓材料抗壓能力翻倍，把膨脹幅度從0.31%降到0.08%，就像給易碎品加了抗震包裝。
經(jīng)過嚴(yán)格測試，裝上這種保護(hù)層的太陽能電池創(chuàng)下新紀(jì)錄：在模擬日常使用的強(qiáng)光高溫環(huán)境下，持續(xù)工作3670小時(shí)（約153天）后，仍能保持97%的發(fā)電效率。這是目前同類電池中最長的穩(wěn)定工作時(shí)間，意味著實(shí)際應(yīng)用成為可能。
這項(xiàng)突破不僅給出解決方案，更顛覆了科學(xué)界認(rèn)知。過去十年，全球科學(xué)家主要從材料配方改良入手，而華東理工團(tuán)隊(duì)首次發(fā)現(xiàn)“物理損傷”這個(gè)隱藏殺手，為后續(xù)研究打開新方向。相關(guān)專家表示，這項(xiàng)工作重新定義了提升穩(wěn)定性的技術(shù)路徑。
研究團(tuán)隊(duì)透露，該技術(shù)已開始與企業(yè)合作試驗(yàn)。一旦量產(chǎn)，將帶來革命性變化：建筑外墻的發(fā)電玻璃、可折疊的戶外充電毯甚至給手機(jī)充電的太陽膜都可能成為現(xiàn)實(shí)。據(jù)估算，鈣鈦礦電池生產(chǎn)成本僅為硅電池的1/3，發(fā)電效率還有提升空間。
隨著穩(wěn)定性瓶頸的突破，這項(xiàng)“實(shí)驗(yàn)室里的未來科技”正加速走向千家萬戶，為全球綠色能源轉(zhuǎn)型提供“中國方案”。
（總臺記者王殿甲）
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