钙钛矿太阳能电池被称作“未来之光”，它不仅能像传统硅电池一样发电，还能做成薄如纸张、可弯曲的形态，甚至能贴在衣服或窗户上使用。然而，器件不稳定性成为限制其产业化发展的首要挑战。
3月7日，华东理工大学材料学院清洁能源材料与器件团队侯宇教授、杨双教授等人在《科学》发表最新研究，揭示了新型光伏不稳定性的关键机制——光机械诱导分解效应，提出石墨烯-聚合物机械增强钙钛矿材料的新方法，制备的太阳能电池器件在标准太阳光照及高温下的T97工作寿命创下3670小时新纪录。
研究发现，钙钛矿材料在阳光照射下会像气球一样反复膨胀收缩，时间一长就会“内伤”破裂。这种材料遇光会膨胀超过1%，内部晶体相互挤压产生破坏力，就像反复折叠的纸最终会断裂一样。
科研人员想出了一个妙招——给材料穿“防弹衣”。他们用世界上最坚硬的材料之一石墨烯，加上特殊透明塑料，制成只有头发丝万分之一的超薄保护层。
经过多次尝试，团队发现，可以通过聚甲基丙烯酸甲酯聚合物界面耦联方式，将单层整片石墨烯组装到钙钛矿薄膜表面。由此，一个新型钙钛矿太阳能电池器件形成。实验证明，由这种双层结构形成的“防护服”，能让材料抗压能力翻倍，把膨胀幅度从0.31%降到0.08%，就像给易碎品加了抗震包装。
团队成员在测试钙钛矿太阳能电池光电性能。受访对象供图
经过严格测试，装上这种保护层的太阳能电池创下新纪录：在模拟日常使用的强光高温环境下，持续工作3670小时（约153天）后，仍能保持97%的发电效率。这是目前同类电池中最长的稳定工作时间，意味着实际应用成为可能。
过去10年，全球科学家主要从材料配方改良入手，而华东理工大学团队首次发现“物理损伤”这个隐藏杀手，为后续研究打开新方向。相关专家表示，这项工作重新定义了提升稳定性的技术路径。
目前，该技术已开始与企业合作试验，一旦量产，建筑外墙发电玻璃、可折叠户外充电毯，甚至给手机充电的太阳膜都可能成为现实。
（文章来源：科技日报）
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