浸水仍保持性能……攻克钙钛矿太阳能电池最大难题[读懂科学]

by Kim Jonghwa

Published 21 Jul.2026 12:00(KST)

材料研究院以类似“渔网”的分子网络阻隔水分……光电转换效率达26%，浸水后性能仍可恢复

即使淋雨或浸入水中仍能保持性能的新一代钙钛矿太阳能电池技术，由韩国研究团队研发成功。该技术解决了阻碍商业化的最大难题——水分稳定性，被认为进一步提升了新一代太阳能电池的实用化前景。

韩国研究基金会21日表示，韩国材料研究院首席研究员Kim Soyeon和Lim Dongchan领衔的研究团队，利用类似渔网（Fishing-net）的分子网络，开发出可显著提升钙钛矿太阳能电池耐水性的技术。

在钙钛矿太阳能电池界面形成渔网状分子网络，阻止水分渗透及银（Ag）电极扩散的技术示意图。即使没有外部保护膜，也能提高材料自身耐水性，增强太阳能电池耐久性。Kim Soyeon 韩国材料研究院首席研究员供图

钙钛矿太阳能电池能够以较低成本实现媲美传统硅太阳能电池的高发电效率，因此被视为新一代太阳能电池的有力候选技术。然而，该材料对水分和氧气极为脆弱，暴露于雨水或湿气后性能会迅速下降，成为商业化的最大障碍。

此前，主要采用以厚保护膜包覆太阳能电池外部的封装技术，但该方法存在制造成本增加、柔韧性下降等局限。

研究团队没有从外部进行阻隔，而是提出让太阳能电池材料本身具备强耐水性的新方法。团队以铜离子（Cu²+）为连接点，将坚固的有机分子与柔性高分子结合，形成如渔网般致密的分子网络，从而同时抑制水分渗透和内部离子迁移。

采用渔网型分子网络的钙钛矿太阳能电池在不同带隙下实现最高26.19%的光电转换效率，浸水后仍保持高性能和耐水性。Kim Soyeon，韩国材料研究院首席研究员供图

尤其是，考虑到实际使用环境，研究团队对太阳能电池进行了反复浸水测试。结果确认，即便浸入水中后，电池性能仍可恢复，展现出优异的耐水性。此外，即使不使用可隔绝水分和氧气的专用制备设备——手套箱，也在普通空气环境中制备的太阳能电池上实现了超过26%的光电转换效率。

首席研究员Kim Soyeon和Lim Dongchan表示：“此次研究最大的差异化之处，在于不止保护太阳能电池表面，更使材料本身具备耐水能力。未来计划推动包括与硅结合的叠层太阳能电池、建筑一体化光伏以及农光互补光伏在内的多个领域尽早实现商业化。”

本项研究由韩国材料研究院和国立釜庆大学研究员Muh Fadhil Albab担任第一作者，研究成果已发表于国际学术期刊Nano-Micro Letters。

本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。