科学家突破关键材料太阳能板寿命延长十倍

科学家突破性研发助力太阳能材料寿命延长十倍！

【2025年3月14日，英国】英国萨里大学（University of Surrey）的科学家团队近日宣布，在一种名为钙钛矿（perovskite）的新型太阳能材料研究中取得重大突破。通过加入氧化铝纳米颗粒，他们显著提高了这种材料的耐久性，使其寿命延长了十倍。这一成果为未来太阳能技术的效率提升与大规模应用注入了全新动力。

钙钛矿因其高效吸收光能的特性，被认为是硅太阳能电池的重要替代品。然而，其长期以来面临的最大挑战在于材料在高温和湿润环境下极易降解，寿命仅仅以几天计，不适用于现有商业应用。这一瓶颈令其难以取代平均寿命长达25年的传统硅太阳电池。

萨里大学的研究团队通过嵌入氧化铝纳米颗粒，成功解决了这一顽固问题。这些纳米颗粒能够捕获因材料氧化反应而产生的不稳定碘化物，从而减缓钙钛矿的降解过程。研究结果显示，经处理的钙钛矿材料在极端高温和高湿条件下可保持稳定长达1,530小时，相比未经改进的材料仅160小时的寿命，提升幅度近十倍。这一成果是钙钛矿迈向现实商业化应用的关键一步。

“十年前，钙钛矿太阳能电池在现实条件下拥有如此长的寿命还是一个遥不可及的梦想，”该研究的主要作者、研究生哈希尼·佩雷拉（Hashini Perera）表示。“这一进展在稳定性与性能上开创了全新局面，使钙钛矿技术朝着成为主流替代能源迈出了重要一步。”

与传统硅材料相比，钙钛矿在光能吸收效率方面占有明显优势。此外，研究团队特别注重环保属性，倾向于选择无铅的锡基钙钛矿，以减少环境毒性。然而，锡基材料也存在较易氧化的问题，这在过去长期困扰着研究人员。氧化反应往往会形成可溶性盐类，加速材料降解，从而形成恶性循环。通过氧化铝纳米颗粒构建保护层并优化材料结构，这一问题也得到了有效改善。

萨里大学团队成员、研究合著者伊马尔卡·贾亚瓦德纳（Imalka Jayawardena）补充表示：“我们所取得的成果，标志着制造耐久性高、性能优异的太阳能电池取得了关键进展，为其全球化的商业应用铺平了道路。”

尽管当前改进后的钙钛矿材料寿命仍不及硅太阳能电池的25年，但这项突破进一步佐证了钙钛矿技术在克服材料局限性方面的潜力。随着全球能源体系向清洁化转型，这种高性价比、可高效吸光的新型材料正成为解决可再生能源利用瓶颈的有力希望。在2023年，美国的太阳能发电量达238,121吉瓦时，相较于2014年的水平增长了八倍。这一切，展现了太阳能在推动能源革命中的巨大潜力。

未来，随着钙钛矿技术的不断提升，其在全球绿色能源领域的重要性必将逐步凸显。