今天小編分享的科技經驗：世界首次，我國成功破解鈣钛礦電池壽命短難題，歡迎閲讀。
IT 之家 3 月 9 日消息，鈣钛礦太陽電池作為極具應用前景的新型光伏技術，具有效率高、成本低、柔性與輕量化等優勢，對解決能源與環境問題具有重要意義，然而，器件不穩定性是限制其產業化發展的首要挑戰。
綜合央視新聞、科技日報報道，3 月 7 日，華東理工大學的一項研究成功破解了這一難題，相關成果已發表在國際期刊《科學》（Science）。
據悉，科研團隊成功找到延長鈣钛礦太陽能電池壽命的關鍵方法，這項 " 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。
研究發現，作為光伏電池的關鍵組分，鈣钛礦材料表現出典型的軟晶格特性，在水氧、光照、高温和電場等環境因素作用下，容易發生化學分解及結構退化，導致器件效率大幅下降。
通俗來説，鈣钛礦材料在陽光照射下會像氣球一樣反復膨脹收縮，時間一長就會 " 内傷 " 破裂。這種材料遇光會膨脹超過 1%，内部晶體相互擠壓產生破壞力，就像反復折疊的紙最終會斷裂一樣。科研人員想出了一個妙招 —— 給材料穿 " 防彈衣 "。
他們用世界上最堅硬的材料之一石墨烯，加上特殊透明塑料，制成只有頭發絲萬分之一的超薄保護層。實驗證明，這層 " 防護服 " 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。
▲ 石墨烯 - 聚合物耦合雙層界面結構，實現兼具高強度、高韌性以及優異電荷輸運特性的鈣钛礦薄膜材料
經過嚴格測試，裝上這種保護層的太陽能電池創下新紀錄：在模拟日常使用的強光高温環境下，持續工作 3670 小時（約 153 天）後，仍能保持 97% 的發電效率。這是目前同類電池中最長的穩定工作時間，意味着實際應用成為可能。
▲ 石墨烯 - 聚合物耦合界面實現鈣钛礦太陽能電池工況壽命的新突破
這項突破不僅給出解決方案，更刷新了科學界認知。過去十年，全球科學家主要從材料配方改良入手，而華東理工團隊首次發現 " 物理損傷 " 這個隐藏殺手，為後續研究打開新方向。相關專家表示，這項工作重新定義了提升穩定性的技術路徑。
研究團隊透露，該技術已開始與企業合作試驗。一旦量產，将帶來革命性變化：建築外牆的發電玻璃、可折疊的户外充電毯甚至給手機充電的太陽膜都可能成為現實。據估算，鈣钛礦電池生產成本僅為硅電池的 1/3，發電效率還有提升空間。
▲ 團隊成員測試鈣钛礦太陽能電池光電性能
華東理工大學為該工作的唯一通訊部門，通訊作者為侯宇教授和楊雙教授，第一作者為材料學院博士研究生李慶，該研究工作得到了華東理工大學楊化桂教授的悉心指導，上海大學鄭祎初副研究員在理論模拟方面提供了重要支持。研究工作還得到了國家自然科學基金、上海市基礎研究特區等項目資金的支持。
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