华东理工大学最新Science：3670小时仅衰减3%！

摘要：华东理工大学杨双&侯宇团队在Science期刊发表题为“Graphene-polymer reinforcement of perovskite lattices for durable solar cells”的研究论文，李庆为第一作者，杨双&侯宇为共同通讯

华东理工大学杨双&侯宇团队在Science期刊发表题为“Graphene-polymer reinforcement of perovskite lattices for durable solar cells”的研究论文，李庆为第一作者，杨双&侯宇为共同通讯作者。

核心亮点：本文通过整合一种聚合物耦合的单层石墨烯界面，增强了钙钛矿薄膜的机械性能，使其模量和硬度提高了两倍。石墨烯和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的协同效应限制了光诱导的晶格膨胀，将晶格变形率从0.31降低到0.08%。在90℃下，经全光谱空气质量1.5（AM 1.5 G）阳光照射，进行最大功率点跟踪超过3670小时后，太阳能电池器件仍保持了其初始光电转换效率的97%以上。

作为光伏电池的关键组分，钙钛矿材料表现出典型的软晶格特性，在水氧、光照、高温和电场等环境因素作用下，容易发生化学分解及结构退化，导致器件效率大幅下降，限制了太阳能电池的使用寿命。

鉴于此，华东理工大学杨双&侯宇团队通过聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）聚合物界面耦联方式，将单层整片石墨烯组装到钙钛矿薄膜表面，从而实现两者的高均匀度、多功能性集成。由此，一个新型钙钛矿太阳能电池器件形成。得益于石墨烯出色的机械性能和聚合物的耦合效应，钙钛矿薄膜的模量和硬度提高了两倍，并显著限制了在光照条件下的晶格动态伸缩效应。研究表明，石墨烯-聚合物双层结构将晶格变形率从+0.31%降低至+0.08%，有效减少了晶界附近由膨胀引起的材料破坏。通过动态结构演变实验和计算模型相结合，验证了该耦合界面结构在工作条件下，能够有效抑制晶格变形以及横向离子扩散，从而确保钙钛矿器件在光照、高温及真空等环境下的长期稳定性。在90℃下，经全光谱空气质量1.5（AM 1.5 G）阳光照射，进行最大功率点跟踪超过3670小时后，太阳能电池器件仍保持了其初始光电转换效率的97%以上。

本研究通过石墨烯-聚合物耦合界面实现钙钛矿光伏工况寿命新突破，揭示了光伏性能退化的未知关键因素——“光机械诱导分解效应”，从根本上理解了钙钛矿薄膜在实际应用过程中出现的动态结构损伤及其机械强化调控原理，为克服稳定性瓶颈、推动钙钛矿器件的工业化生产和应用提供了新的解决方案。