鈣鈦礦太陽能電池因其轉化效率高、成本低廉、輕量化及可柔性化等特性，被譽為光伏領域的“未來之光”。然而，其穩定性不足的致命缺陷長期阻礙產業化進程。

3月7日，華東理工大學材料科學與工程學院清潔能源材料與器件團隊侯宇教授、楊雙教授等在知名期刊Science(《科學》)上發表了最新研究成果，率先揭示了新型光伏不穩定性的關鍵機制——光機械誘導分解效應，提出石墨烯-聚合物機械增強鈣鈦礦材料的新方法，制備的太陽能電池器件在標準太陽光照及高溫下的T97(指器件仍能保持初始效率的97%以上)工作壽命達到3670小時，該研究成果將為鈣鈦礦太陽電池的產業化應用提供全新解決方案。

技術突破：從“短命魔咒”到3670小時穩定運行

1. 核心問題：光機械效應成“隱形殺手”

傳統研究認為鈣鈦礦電池的退化主要源於水、氧、熱等環境因素，但華理團隊首次發現，光照射下鈣鈦礦材料的動態局域應力是致命元兇。在光照時，鈣鈦礦晶體因“光致伸縮效應”膨脹超過1%，內部晶界積累應力並引發微裂紋，最終導致材料分解和效率驟降。這一機制被命名為“光機械誘導分解效應”。

2. 創新解法：石墨烯“防彈衣”與聚合物耦合技術

團隊提出以石墨烯(模量高達1 TPa)結合聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)形成超薄保護層，覆蓋於鈣鈦礦表面。該結構使鈣鈦礦薄膜的模量和硬度提升兩倍，晶格變形率從+0.31%降至+0.08%，顯著抑制光致膨脹和橫向離子擴散。實驗顯示，在模擬強光高溫環境下，新型電池持續工作3670小時(約153天)後仍保持97%的發電效率，創國際同類實驗最高紀錄。

3. 技術優勢：兼顧性能與成本

相較於傳統矽電池，鈣鈦礦電池生產成本可降低至1/3，且具備輕量化(可制成薄膜或柔性形態)、高理論效率(單結電池效率超33%)等優勢。此次突破解決了壽命短板，為其大規模應用鋪平道路。

產業化前景：從實驗室到千家萬戶的綠色革命

1. 應用場景拓展

- 光伏建築一體化(BIPV)：可生產透光發電玻璃，覆蓋建築外墻或窗戶，實現“自發自用”能源模式。

- 柔性電子設備：開發可折疊充電毯、手機太陽膜等便攜式電源，推動戶外能源解決方案。

2. 商業化進程加速

研究團隊透露，該技術已開始與企業合作試驗。一旦量產，將帶來革命性變化。據估算，鈣鈦礦電池生產成本僅為矽電池的1/3，發電效率還有提升空間。

全球影響與ESG價值

1. 助力“雙碳”目標

鈣鈦礦電池的普及將加速可再生能源替代化石能源進程，減少碳排放。若全球10%的建築采用該技術，年發電量或可滿足數億家庭需求。

2. 推動能源公平

低成本特性使其適用於發展中國家及偏遠地區，為能源貧困問題提供解決方案，契合聯合國可持續發展目標(SDG7)。

華東理工大學團隊此次的科研突破，標誌著鈣鈦礦電池從實驗室走向市場的轉折點，不僅為解決鈣鈦礦太陽能電池長期穩定性難題提供了切實有效的技術方案，也為新能源產業化發展帶來了新的希望。隨著未來更多的產業合作和技術轉化，該項成果有望引領全球光伏技術的新一輪革命，推動更便宜、更高效、更輕薄的太陽能板普及應用，為全球能源與環境問題提供“中國方案”。

作者：Qinger