最近发表在《自然能源》杂志上的一篇《展望》文章建议,应优先调查钙钛矿太阳能模块的耐用性,首先将它们置于室外测试。此建议促使研究重点从钙钛矿的效率转向其耐久性。

钙钛矿材料虽已被证明能高效将阳光转化为电能,但商业化进程滞后,耐久性问题研究仍在进行。美国国家可再生能源实验室(NREL)高级科学家、论文《耐久性研究对钙钛矿光伏至关重要》合著者劳拉·谢尔哈斯表示,虽效率问题未完全解决,但关注点可转移,需更多人关注可靠性并将成果应用于实际测试。
谢尔哈斯担任光伏商业化技术加速器(PACT)中心副主任,该中心在科罗拉多州NREL和新墨西哥州桑迪亚国家实验室进行钙钛矿组件户外测试,过去五年已测试约650个组件。NREL高级科学家、本文合著者Tim Silverman称,论文呼吁钙钛矿光伏领域重视耐久性,不能仅靠效率生产能源,还需有能在户外长时间使用的器件。其他合著者包括NREL的Michael Deceglie、Ingrid Repins、Michael Owen-Bellini和Joseph Berry,以及桑迪亚国家实验室的Joshua Stein。
西尔弗曼表示,研究人员应遵循耐久性研究常见周期,将模块置于室外,暴露于光照、高温、湿度等自然环境中直至损坏,再确定损坏原因,开发测试以更快达到断裂点并再次测试。他指出,社区很少迈出第一步,现场测试中尚无非常持久的设备。
硅基组件是应用最广泛的太阳能技术,经大量测试和多年现场数据积累,可保证数十年使用寿命。而钙钛矿组件较新,缺乏预期使用寿命数据。现有压力测试虽能显示其在特定条件下的功能,但无法保证现场耐用性。谢尔哈斯称,不能仅凭1000小时测试就保证其能用35年。
NREL领导的团队提出建议:尽早对模块进行现场测试以获取更长时间服务数据;在现场暴露和加速试验暴露前后进行仔细控制的室内测量;分析模块故障原因,对新模块的材料、设计或制造进行更改。
尽管硅在太阳能领域占主导,但钙钛矿等新技术仍有发展机遇。钙钛矿有望打造更多元化的国内光伏制造业,其组件通过在玻璃基板上沉积化学混合物制造,所需进口材料更少甚至无需进口。谢尔哈斯称,钙钛矿为美国提供安全且具成本竞争力的潜力,相关工作可在美国工厂利用现有技术完成,创造就业并保障能源安全。
期刊文章指出,钙钛矿产业发展需企业、学术界和其他机构研究人员共同努力。作者强调,优先考虑耐久性研究并找到有效分享关键经验和信息的方法,将确保快速进展和部署。
更多信息:Timothy J Silverman 等,《耐久性研究对钙钛矿光伏至关重要》,《自然能源》(2025)















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