IT之家 1 月 12 日消息，新型鈣鈦礦太陽能電池不僅功率強勁，而且足夠堅固，能夠承受太陽持續(xù)的高溫。英國曼徹斯特大學的托馬斯?安托普洛斯教授帶領(lǐng)研究團隊成功實現(xiàn)了鈣鈦礦太陽能電池的穩(wěn)定化，這項成果有望推動這一低成本技術(shù)進軍全球大眾市場。

研究團隊研發(fā)出了一種新型“分子膠”，能使鈣鈦礦表面變得光滑，并消除此前導致能量損失和材料降解的微小缺陷。值得關(guān)注的是，這款具有顛覆性意義的鈣鈦礦太陽能電池，在測試中實現(xiàn)了 25.4% 的光電轉(zhuǎn)換效率。

據(jù)IT之家了解，數(shù)十年來，硅基材料一直主導著太陽能電池市場。硅基電池性能可靠，但存在重量大、質(zhì)地堅硬、制造成本高昂的短板。

鈣鈦礦材料曾被視為極具潛力的替代方案：它輕薄柔韌，且理論制造成本遠低于硅基材料。然而，早期鈣鈦礦電池的致命缺陷是極易老化，往往短短數(shù)天內(nèi)性能便會急劇衰減。

這種快速老化問題，成為阻礙鈣鈦礦太陽能技術(shù)走向大眾市場的最后一道障礙。

此外，鈣鈦礦材料的微觀缺陷還會引發(fā)電氣問題，造成難以用傳統(tǒng)檢測手段追蹤的能量泄漏。

安托普洛斯教授指出：“當前最先進的鈣鈦礦材料在光照或高溫環(huán)境下穩(wěn)定性不足，這會導致電池加速老化?！边@些隱藏的缺陷不僅阻礙電流傳輸，還會導致材料過早分解，使這項技術(shù)遲遲無法投入實際應用。

為此，研究團隊引入小分子脒基配體對電池結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。這類特殊分子扮演“分子膠”的角色，在鈣鈦礦表面形成一層保護膜。通過化學鍵的作用，該分子引導鈣鈦礦材料形成高度穩(wěn)定的低維結(jié)構(gòu)層，這層結(jié)構(gòu)如同“防護盾”，覆蓋在傳統(tǒng)三維鈣鈦礦材料表面。

這種涂層不僅能消除微觀缺陷、撫平材料表面，保障能量高效傳輸，還能防止電池在高溫環(huán)境下分解。測試數(shù)據(jù)顯示，經(jīng)穩(wěn)定化處理的鈣鈦礦電池光電轉(zhuǎn)換效率達 25.4%。

除了優(yōu)異的發(fā)電性能，其耐用性也十分突出：在連續(xù)工作 1100 小時后，電池仍能保持 95% 以上的性能。

尤為值得一提的是，該電池在 85℃ 的高溫環(huán)境下依舊能穩(wěn)定運行，這樣的極端溫度足以讓傳統(tǒng)鈣鈦礦電池徹底失效。

安托普洛斯教授補充道：“鈣鈦礦太陽能電池一直被視為硅基電池的廉價、輕薄、柔性替代品，但長期穩(wěn)定性問題始終制約其發(fā)展。我們研發(fā)的脒基配體，以及由此獲得的新研究成果，能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量、穩(wěn)定鈣鈦礦層的可控生長。這一突破有望攻克鈣鈦礦太陽能技術(shù)的最后一個重大障礙，為其大規(guī)模商業(yè)化應用奠定基礎(chǔ)?！?/p>

此外，這項技術(shù)還拓展了可再生能源的應用場景 —— 鈣鈦礦電池可被印刷在柔性表面，例如曲面玻璃、輕量化露營裝備，甚至是紡織面料上。

近年來，全球鈣鈦礦技術(shù)的商業(yè)化進程不斷提速。例如，中國研究團隊在 2025 年 12 月新研發(fā)出一種三維電成像技術(shù)，能夠直接觀測鈣鈦礦薄膜內(nèi)部的載流子遷移過程，生成高分辨率的內(nèi)部電學行為圖譜。這項成像技術(shù)有助于科研人員精準定位并消除材料內(nèi)部的隱藏缺陷，進一步提升電池性能。

該研究成果已于 1 月 8 日發(fā)表在《科學》期刊上。