为了攻克发电成本高、材料加工难等困扰太阳能产业发展的难题,中国科学院青岛生物能源与过程研究所联合多家单位,给钙钛矿这种新型光伏材料打出了一套全新的组合拳。这两项关键技术像是给电池打好地基,又像是披上了一层铠甲,把之前严重限制其使用寿命的界面问题彻底解决了。 在基础研究阶段,大家都知道钙钛矿电池最大的瓶颈在于内部界面不平整,这就像在坑洼的泥地上盖房子一样难以稳固。针对这个问题,科研团队首创了一种溶剂化物晶体预晶种策略。他们先在基底表面播撒纳米级的棒状晶体,就像给盖房子搭好脚手架一样。然后引导钙钛矿材料在这层支架上有序快速生长。等到加热的时候,晶种里锁着的溶剂分子缓缓释放出来,这就相当于给薄膜下方来了一场蒸汽浴。这一套操作打下来,电池底部就有了平整稳固的地基。 除了把地基打牢之外,团队还专门为电池穿上了一身防护甲。电子传输层就好比电流的公路,以前的材料只能修路却不管养护。现在研发出的新型纳米材料就不一样了,它既当修路工又当养护员。长链油胺分子被牢牢锚定在二氧化锡纳米颗粒表面,自动在界面形成一层保护膜。这层防护甲不仅减少了“路面缺陷”,还让电流跑得更顺畅。有了这身护甲的保护,小尺寸的钙钛矿电池的光电转换效率一下子冲上了26%,刷新了同类电池的性能纪录。 这项技术的实用价值非常大。连续工作3000多个小时后,这些电池还能保持95%以上的初始性能。相当于每天晒8小时太阳,一年下来几乎不衰减。随着这两大绝招为商业化奠定了重要基础,钙钛矿太阳能电池就能一步步跨越技术门槛。未来太阳能发电不再只局限于屋顶,而是能像纸张一样薄贴在窗户上发电,甚至能穿在身上给手机充电。 这一突破让大家离“万物可贴”的科幻场景越来越近。作为“下一代光伏技术”中的轻骑兵,钙钛矿电池在光伏建筑、车载光伏、可穿戴设备等很多场景都有广阔的应用前景。这项研究把一缕缕阳光变成温暖日常的清洁能源指日可待。