连续工作1100小时不“掉链子”，科学家攻克钙钛矿电池稳定性难题

IT之家 1 月 12 日消息，新型钙钛矿太阳能电池不仅功率强劲，而且足够坚固，能够承受太阳持续的高温。英国曼彻斯特大学的托马斯・安托普洛斯教授带领研究团队成功实现了钙钛矿太阳能电池的稳定化，这项成果有望推动这一低成本技术进军全球大众市场。

研究团队研发出了一种新型“分子胶”，能使钙钛矿表面变得光滑，并消除此前导致能量损失和材料降解的微小缺陷。值得关注的是，这款具有颠覆性意义的钙钛矿太阳能电池，在测试中实现了 25.4% 的光电转换效率。

据IT之家了解，数十年来，硅基材料一直主导着太阳能电池市场。硅基电池性能可靠，但存在重量大、质地坚硬、制造成本高昂的短板。

钙钛矿材料曾被视为极具潜力的替代方案：它轻薄柔韧，且理论制造成本远低于硅基材料。然而，早期钙钛矿电池的致命缺陷是极易老化，往往短短数天内性能便会急剧衰减。

这种快速老化问题，成为阻碍钙钛矿太阳能技术走向大众市场的最后一道障碍。

此外，钙钛矿材料的微观缺陷还会引发电气问题，造成难以用传统检测手段追踪的能量泄漏。

安托普洛斯教授指出：“当前最先进的钙钛矿材料在光照或高温环境下稳定性不足，这会导致电池加速老化。”这些隐藏的缺陷不仅阻碍电流传输，还会导致材料过早分解，使这项技术迟迟无法投入实际应用。

为此，研究团队引入小分子脒基配体对电池结构进行优化。这类特殊分子扮演“分子胶”的角色，在钙钛矿表面形成一层保护膜。通过化学键的作用，该分子引导钙钛矿材料形成高度稳定的低维结构层，这层结构如同“防护盾”，覆盖在传统三维钙钛矿材料表面。

这种涂层不仅能消除微观缺陷、抚平材料表面，保障能量高效传输，还能防止电池在高温环境下分解。测试数据显示，经稳定化处理的钙钛矿电池光电转换效率达 25.4%。

除了优异的发电性能，其耐用性也十分突出：在连续工作 1100 小时后，电池仍能保持 95% 以上的性能。

尤为值得一提的是，该电池在 85℃ 的高温环境下依旧能稳定运行，这样的极端温度足以让传统钙钛矿电池彻底失效。

安托普洛斯教授补充道：“钙钛矿太阳能电池一直被视为硅基电池的廉价、轻薄、柔性替代品，但长期稳定性问题始终制约其发展。我们研发的脒基配体，以及由此获得的新研究成果，能够实现高质量、稳定钙钛矿层的可控生长。这一突破有望攻克钙钛矿太阳能技术的最后一个重大障碍，为其大规模商业化应用奠定基础。”

此外，这项技术还拓展了可再生能源的应用场景 —— 钙钛矿电池可被印刷在柔性表面，例如曲面玻璃、轻量化露营装备，甚至是纺织面料上。

近年来，全球钙钛矿技术的商业化进程不断提速。例如，中国研究团队在 2025 年 12 月新研发出一种三维电成像技术，能够直接观测钙钛矿薄膜内部的载流子迁移过程，生成高分辨率的内部电学行为图谱。这项成像技术有助于科研人员精准定位并消除材料内部的隐藏缺陷，进一步提升电池性能。

该研究成果已于 1 月 8 日发表在《科学》期刊上。