突破温度稳定性难题！新型钙钛矿电池光电转换效率超26%

【技术突破】德国慕尼黑大学团队研发的新型钙钛矿太阳能电池，可耐受-80℃至80℃极端温度，16次热循环后仍保留84%初始效率，光电转换效率达26%（较参照组高3个百分点），通过分子加固策略破解热稳定性难题，相关成果发表于《自然·通讯》。

由德国慕尼黑大学（LMU）领导的一个研究团队开发出一种新型金属卤化物钙钛矿太阳能电池。该电池不仅能承受低地球轨道（LEO）常见的极端高温，还具备优异的光电转换效率。

研究人员重点测试了介于零下 80 摄氏度至零上 80 摄氏度之间的加速热循环影响。结果显示，经过强化处理的电池在经历 16 次极端循环后，仍保留了约 84% 的初始效率；而未改良的对照组则出现了显著的性能衰减。

研究人员指出："此类环境不仅在实验室老化测试中存在，在实际运行环境中同样常见。例如在低地球轨道，卫星太阳能电池会反复暴露在直射阳光下，随后在短时间内骤入极寒环境。" "温度极值因航天器设计和轨道而异，本研究中团队选取了具有代表性的温度范围。"

该技术突破旨在解决钙钛矿太阳能电池面临的一个关键难题：在温度波动下，钙钛矿层与其玻璃基板的膨胀和收缩速率不一致，从而导致机械应力积聚。这种应力主要集中在钙钛矿晶粒边界及基板界面处，即材料的薄弱环节。久而久之，局部应力可能引发裂纹、分层及缺陷，进而削弱电气性能，限制电池的长期稳定性。

为克服上述问题，团队制定了一套针对性的分子加固策略。在薄膜形成过程中，他们引入了α-硫辛酸，使其在晶界处发生聚合反应，从而减少缺陷并增强晶体网络结构。随后，团队施加了一种基于磺鎓的衍生物，通过化学键将钙钛矿层牢固地锚定在基板上，形成"锚定网"。该结构能在热应力作用下，有效稳定钙钛矿层的膨胀与收缩。

综合来看，这些措施有效保护了电池中最脆弱的部位，显著提升了其在极端温度波动下的耐久性与效率。该器件的光电转换效率超过 26%，据研究人员称，这一数据比未采用该技术的参照电池高出 3 个百分点。

"我们的研究表明，针对晶界和界面的定向加固能显著提升钙钛矿太阳能电池的机械稳定性，"该研究的首席作者 Erkan Aydin 表示，"这让我们向实现该技术的现实应用迈进了一大步。"

这项新的太阳能电池概念发表于《自然·通讯》期刊，论文题为《极端温度循环下具有增强抗热疲劳性的钙钛矿太阳能电池》。