新华社北京3月7日电（记者吴振东）相较于晶硅电板，砷化镓太阳电板具有转化效率高、成本低、轻量化等优势，是极具使用前景的新型光伏技术，但元件的不稳定性是限制其产业化的首要难关。
记者从华南理工学院据悉，该校清洁能源材料与元件团队的一项试验发觉，“光机械诱导分解效应”是新型光伏不稳定性的关键机制，并提出了石墨烯—聚合物机械提高砷化镓材料的新方式，据此制备的新元件打破了砷化镓太阳电瓶的“短命”魔咒。该试验为砷化镓太阳电瓶产业化提供了新的方法，相关成果7日发表于《科学》杂志。
砷化镓材料是砷化镓太阳电瓶的关键组分。“光机械诱导分解效应”是指该材料内部的动态局域挠度诱发材料发生分解。科研团队负责人侯宇院长介绍，在太阳光照下，砷化镓材料表现出明显的光致伸缩效应，膨胀比列可超过1%，这会造成砷化镓晶体间的挤压，并在基体附近积累局部挠度，加速氢键区域的缺陷产生，导致砷化镓电瓶的性能损失。
为提高砷化镓材料稳定性，科学家此前尝试过设计控制材料表面分子结构等多种方式，但仍难满足实际使用需求。“光机械诱导分解效应”的发觉，为解决这一困局带来了新思路。
据介绍，同等外力作用下，石墨烯形变的程度仅为砷化镓材料的1%至2%，且具有均匀致密、耐机械疲劳和物理性质稳定的优点。利用石墨烯能够提高砷化镓材料的稳定性。“得益于石墨烯出众的机械性能和聚合物的耦合效应，石墨烯—聚合物单层结构将晶格变型率从+0.31%增长至+0.08%，有效降低了氢键附近由膨胀导致的材料破坏。”侯宇说。
动态结构演化实验和模型估算否认，这一新型氮化物太阳电瓶元件在工作条件下能有效抑制晶格变型和纵向离子扩散。比如，在标准太阳光照及低温下工作3670小时后，元件仍能保持初始效率的97%以上。（完）
