钙钛矿太阳电池相较于晶硅电池虽有诸多优势，但不稳定性限制其产业化发展。华东理工大学清洁能源材料与器件团队研究发现“光机械诱导分解效应”是其不稳定性的关键机制，并提出石墨烯 - 聚合物机械增强钙钛矿材料的新方法，新制备的器件打破了钙钛矿太阳电池的“短命”魔咒，相关成果发表于《科学》杂志，还详细介绍了钙钛矿材料的光机械诱导分解效应原理，以及新方法提升稳定性的原理，且给出了新器件在工作条件下保持高效能的实例。
钙钛矿太阳电池跟晶硅电池相比，有着独特的优势，比如转化效率高、成本低、重量轻等，这让它成为一种非常有应用前景的新型光伏技术。然而，这种电池也存在一个很棘手的问题，那就是器件的不稳定性，这个问题成为了它走向产业化道路的首要障碍。
华东理工大学有个清洁能源材料与器件团队，他们有一项重要的研究成果。据了解，这个团队发现了一种叫做“光机械诱导分解效应”的情况，这可是新型光伏不稳定性的一个关键机制。基于这个发现，他们还提出了一种新的方法，就是利用石墨烯 - 聚合物来机械增强钙钛矿材料。通过这个方法制造出来的新器件，成功打破了钙钛矿太阳电池“短命”的状况。这个研究成果对于钙钛矿太阳电池的产业化来说，提供了一个全新的解决方案呢。相关的成果在7日的时候发表在了《科学》杂志上。
钙钛矿材料可是钙钛矿太阳电池的关键组成部分。所谓的“光机械诱导分解效应”，简单来说就是这种材料内部的动态局域应力会促使材料发生分解。这个科研团队的负责人侯宇教授介绍说，在太阳光照之下，钙钛矿材料会有很明显的光致伸缩效应，它的膨胀比例能够超过1%呢。这种膨胀会让钙钛矿晶体之间互相挤压，然后在晶界附近形成局部应力的积累，这就会加快晶界区域缺陷的形成，从而让钙钛矿电池的性能受到损失。
为了提高钙钛矿材料的稳定性，科学家们之前也尝试过很多方法，像设计控制材料表面分子结构之类的，但这些方法还是很难满足实际应用的需求。不过，“光机械诱导分解效应”这个发现的出现，为解决这个难题提供了新的思路。
这里要提到石墨烯，在同样的外力作用下，它形变的程度仅仅是钙钛矿材料的1%到2%，而且它还有很多优点，比如均匀致密、耐机械疲劳以及化学性质稳定等。所以利用石墨烯就能够提升钙钛矿材料的稳定性。侯宇教授还说：“得益于石墨烯出色的机械性能以及和聚合物的耦合效应，石墨烯 - 聚合物双层结构能够将晶格变形率从0.31%降低到0.08%，这样就有效地减少了晶界附近因为膨胀而引起的材料破坏。”
通过动态结构演变实验和模型计算可以证实，这种新型的钙钛矿太阳电池器件在工作条件下，能够有效地抑制晶格变形和横向离子扩散。举个例子来说，在标准的太阳光照以及高温环境下工作3670个小时之后，这个器件还能够保持初始效率的97%以上呢。
本文总结了钙钛矿太阳电池的优势与面临的稳定性挑战，重点阐述了华东理工大学团队的研究成果，包括发现“光机械诱导分解效应”这一关键机制，提出石墨烯 - 聚合物机械增强钙钛矿材料的新方法，新器件的优异性能及成果发表情况，这一研究为钙钛矿太阳电池产业化提供了新的可能。
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