相对于晶硅电池，钙钛矿太阳电池具有转化效率高、低成本、柔性与轻量化等优势，是一类极具应用前景的新型光伏技术，对解决能源与环境问题具有重要意义，然而，器件不稳定性是限制其产业化发展的首要挑战。
3月7日，华东理工大学材料学院清洁能源材料与器件团队侯宇教授、杨双教授等人在Science（《科学》）发表题为“Graphene-polymer reinforcement of perovskite lattices for durable solar cells”的最新研究成果。该研究率先揭示了新型光伏不稳定性的关键机制——光机械诱导分解效应，提出石墨烯-聚合物机械增强钙钛矿材料的新方法，制备的太阳能电池器件在标准太阳光照及高温下的T97工作寿命创下3670小时新纪录，该研究成果将为钙钛矿太阳电池的产业化应用提供全新解决方案。
作为光伏电池的关键组分，钙钛矿材料表现出典型的软晶格特性，在水氧、光照、高温和电场等环境因素作用下，容易发生化学分解及结构退化，导致器件效率大幅下降。
“我们发现，在水、光、热、电等常见因素外，钙钛矿材料内部的动态局域应力是诱发材料分解的重要原因，这就是光机械诱导分解效应。”据侯宇教授介绍，在太阳光照下，钙钛矿材料表现出显著的光致伸缩效应，膨胀比例可超过1%，这将导致钙钛矿晶体之间的挤压，并在晶界附近积累局部应力，加速了晶界区域的缺陷形成，造成了钙钛矿电池的性能损失。
据侯宇介绍，钙钛矿太阳电池结构由五层组成，从上至下分别为导电玻璃、空穴传输层、钙钛矿、电子传输层、金属电极。为了提升处于核心的钙钛矿材料的稳定性，科学家们要么尝试改变钙钛矿组分和结晶性，要么设计控制钙钛矿表面分子结构，然而却收效甚微。
“光机械诱导分解效应”的发现，为团队理解钙钛矿材料的退化机制提供了新的视角，并为进一步提高其稳定性提供了重要思路。
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