科学家攻克钙钛矿电池难题：1100小时稳定运行不衰减

1月12日消息，一种新型钙钛矿太阳能电池不仅拥有强劲的发电功率，同时具备了足够的坚固性，能够在长期高温照射下稳定工作。英国曼彻斯特大学的托马斯·安东普洛斯教授带领团队成功解决了钙钛矿电池的稳定性难题，这一突破有望推动这项低成本技术进入全球大众市场。

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研究团队研发出一种全新的“分子胶”，它能让钙钛矿表面变得光滑平整，同时消除了此前导致能量损耗和材料降解的微观缺陷。值得注意的是，这款极具颠覆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。硅基电池虽然性能可靠，但也存在重量大、质地坚硬、制造成本高昂等短板。

钙钛矿材料则被视为极具潜力的替代方案：它轻薄柔韧，理论制造成本远低于硅基材料。然而，早期钙钛矿电池存在一个致命缺陷——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。

安东普洛斯教授指出：“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膦基配体对电池结构进行优化。这类特殊分子扮演着“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到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。

尤其值得一提的是，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。

安东普洛斯教授补充道：“钙钛矿太阳能电池一直被视作硅基电池的廉价、轻薄、柔性替代品，但长期稳定性问题始终制约其发展。我们研发的膦基配体，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月新研发出一项三维电成像技术，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。