上海
编辑丨王多鱼
排版丨水成文
钙钛矿太阳电池作为极具应用前景的新型光伏技术，具有效率高、成本低、柔性与轻量化等优势，对解决能源与环境问题具有重要意义，然而，器件不稳定性是限制其产业化发展的首要挑战。
2025 年 3 月 6 日，华东理工大学材料学院侯宇教授、杨双教授团队（博士生李庆为第一作者）在国际顶尖学术期刊Science上发表了题为：Graphene-polymer reinforcement of perovskite lattices for durable solar cells 的研究论文。
该研究发现了钙钛矿光伏不稳定性的关键机制——光机械诱导分解效应，进而提出石墨烯-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（90℃）的 T97 工作寿命（效率衰减至97%）创下3670 小时的新纪录，该研究成果将为钙钛矿太阳电池的产业化应用提供全新解决方案。
钙钛矿薄膜在电场、温度和光照作用下的晶格变形和结构演变限制了太阳电池的运行耐久性。
在这项最新研究中，研究团队通过整合一种聚合物耦合的单层石墨烯界面来机械强化钙钛矿薄膜，这使得其模量和硬度均提高了两倍。石墨烯与聚甲基丙烯酸甲酯的协同效应限制了光诱导晶格膨胀，并将变形率从 0.31% 降至 0.08%，从而将动态晶格演变所造成的结构损伤降至最低。
石墨烯-聚合物耦合双层界面结构，实现兼具高强度、高韧性以及优异电荷输运特性的钙钛矿薄膜材料
通过动态结构演变实验和计算模型相结合，研究团队验证了该聚合物耦合界面结构在工作条件下，能够有效抑制晶格变形以及横向离子扩散，从而确保钙钛矿器件在光照、高温及真空等环境下的长期稳定性。
基于这一设计的太阳电池在标准太阳光照以及高温（90℃）条件下，T97 工作寿命（效率衰减至97%）达到了破纪录的 3670 小时。
石墨烯-聚合物耦合界面实现钙钛矿太阳能电池工况寿命的新突破
论文链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adu5563
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