未來之光!陸破解太陽能電池長壽密碼
大陸科學家展示鈣鈦礦太陽能電池模組。(新華社)
大陸央視報導,鈣鈦礦太陽能電池因高效、低成本、輕量化等特點,被視爲未來太陽能技術重要方向。然而這類電池存在關鍵問題--穩定性較差,難以長期使用。華東理工大學一項研究成功破解這一難題,相關成果發表在國際頂級期刊《科學》(Science)。
鈣鈦礦太陽能電池被稱作「未來之光」,不僅能像傳統矽電池一樣發電,還能做成薄如紙張、可彎曲形態,甚至能貼在衣服或窗戶使用。但多年來這種電池有個致命弱點:在陽光下用不了多久就會「衰老」,使用壽命遠達不到實際應用要求。
研究團隊揭開這個「短命」謎團。研究發現,鈣鈦礦材料在陽光照射下會像氣球一樣反覆膨脹收縮,時間一長就會「內傷」破裂。這種材料遇光會膨脹超過1%,內部晶體相互擠壓產生破壞力,就像反覆摺疊的紙最終會斷裂一樣。
科研人員想出了一個妙招─給材料穿「防彈衣」。用世界上最堅硬材料之一石墨烯,加上特殊透明塑膠,製成只有頭髮絲萬分之一超薄保護層。實驗證明,這層「防護衣」能讓材料抗壓能力翻倍,把膨脹幅度從0.31%降到0.08%,就像給易碎品加了抗震包裝。
經過嚴格測試,裝上這種保護層的太陽能電池創新紀錄:在模擬日常使用強光高溫環境下,持續工作3670小時(約153天)後,仍能保持97%發電效率。這是目前同類電池中最長的穩定工作時間,意味着實際應用成爲可能。
這項突破不僅給出解決方案,更顛覆科學界認知。過去十年,全球科學家主要從材料配方改良入手,而華東理工團隊首次發現「物理損傷」這個隱藏殺手,爲後續研究打開新方向。相關專家表示,這項工作重新定義了提升穩定性技術路徑。
研究團隊透露,該技術已與企業合作試驗。一旦量產,將帶來革命性變化:建築外牆發電玻璃、可摺疊戶外充電毯甚至給手機充電太陽膜都可能實現。據估算,鈣鈦礦電池生產成本僅爲矽電池的1/3,發電效率還有提升空間。(更多精彩內容請下載《翻爆》APP)