華東理工大學(xué)的一支科研團(tuán)隊近日宣布了一項突破性進(jìn)展,他們的研究成果被國際權(quán)威期刊《科學(xué)》正式發(fā)表。該研究聚焦于鈣鈦礦太陽能電池,成功找到了大幅提升其使用壽命的關(guān)鍵技術(shù)。
鈣鈦礦太陽能電池因其高效率、低成本及輕便性,在光伏領(lǐng)域被視為極具潛力的新星。然而,這類電池存在一個致命缺陷:在陽光照射下,其使用壽命迅速衰減,遠(yuǎn)未達(dá)到商業(yè)化應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。
科研團(tuán)隊深入探究發(fā)現(xiàn),鈣鈦礦材料在光照下會發(fā)生顯著的體積變化,如同氣球般反復(fù)膨脹收縮,最終導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)損傷。具體而言,這種材料在光照下的膨脹幅度可超過1%,內(nèi)部晶體間的相互擠壓產(chǎn)生巨大破壞力,類似于紙張經(jīng)反復(fù)折疊后會斷裂的現(xiàn)象。
為了解決這一難題,科研團(tuán)隊創(chuàng)新性地利用石墨烯——這一世界上最堅硬的材料之一,結(jié)合特殊透明塑料,打造出厚度僅為頭發(fā)絲萬分之一的超薄保護(hù)層。這一保護(hù)層宛如一層“防護(hù)服”,為鈣鈦礦材料提供了堅實的保護(hù)。
實驗結(jié)果顯示,這一保護(hù)層使鈣鈦礦材料的抗壓能力顯著提升,膨脹幅度從原來的0.31%大幅降低到0.08%,猶如為易碎物品添加了抗震包裝。在模擬強(qiáng)光高溫的日常使用環(huán)境下,電池持續(xù)工作3670小時(相當(dāng)于153天)后,其發(fā)電效率仍能保持高達(dá)97%。
這一成果標(biāo)志著鈣鈦礦太陽能電池的穩(wěn)定工作時間達(dá)到了同類電池中的最長記錄,為其實際應(yīng)用鋪平了道路。據(jù)透露,該技術(shù)目前正與企業(yè)合作進(jìn)行試驗,一旦實現(xiàn)量產(chǎn),將有望推動一系列創(chuàng)新應(yīng)用的誕生,如建筑外墻發(fā)電玻璃、可折疊戶外充電毯,甚至為手機(jī)充電的太陽膜等。