在太空中，衛星面臨著極端的溫度變化，從炙熱的陽光到冰冷的陰影。對於下一代太陽能電池板而言，這種熱疲勞是一個巨大的技術挑戰。慕尼黑路德維希馬克西米利安大學的化學家團隊找到了一種方法，能夠在分子層面上將這些太陽能電池緊密結合，創造出一種保護層，防止它們在真空中破裂。在經歷了 16 次嚴苛的熱循環（-80°C 至 +80°C）後，這些電池保留了 84% 的原始功率，遠超標準電池的表現。
Perovskite 太陽能電池因其低廉的生產成本和卓越的性能而受到廣泛關注。然而，這些電池存在一個主要的物理缺陷，使其容易破損。當溫度迅速變化時，電池的各層以不同的速率膨脹和收縮。在低地球軌道（LEO），溫度在 -80°C（-112°F）和 +80°C（176°F）之間迅速波動，導致內部層以不同的速率擴張和收縮。這種熱循環會產生巨大的機械應力，導致微觀裂縫、層剝離（分層）以及電力輸出迅速下降。
在慕尼黑的艾爾坎·艾丁博士的帶領下，研究人員開發了一種雙重加固策略，以保護 Perovskite 太陽能電池免受 LEO 的極端溫度變化影響。這種策略結合了兩種分子方法。研究團隊穩定了內部晶粒結構以及太陽能電池與其基底接觸的界面。
艾丁團隊的加固策略使用了一種雙重作用的分子膠水來加強太陽能電池的最薄弱點。將α-硫辛酸注入 Perovskite 層中，形成一種聚合物網絡，穿透材料的晶粒邊界，防止內部裂紋。同時，他們還應用了專門的分子 DMSLA，該分子利用硫鎓基團在 Perovskite 和電極之間形成強大的化學錨。這種綜合方法起到了靈活的保護網的作用，即使在熱應力下，電池的各層也能保持完整。
這種雙重分子錨定網技術使 Perovskite 太陽能電池的效率提高至 26%。有趣的是，這種方法在極端環境下的生存率明顯高於標準模型。在嚴苛的測試中，這些加固電池在 -80°C（-112°F）和 +80°C（176°F）之間循環，保留了 84% 的功率，成功克服了熱膨脹和分層問題，這通常會摧毀此類材料。
研究顯示，雖然初始循環是最具破壞性的，但這種分子加固能提供長期的結構完整性，對於高空平台和深空任務至關重要。艾丁表示，我們的工作表明，可以在針對材料的關鍵界面和晶粒邊界時，改善 Perovskite 太陽能電池的機械穩定性，這使我們更接近該技術的實際應用。
目前，慕尼黑的研究團隊專注於改進這些適合太空的太陽能電池，以抵禦科學所知的最惡劣環境。這可能為高性能、輕量化的光伏技術鋪平道路，使其能夠在從軌道衛星和平流層飛機到下一代靈活太陽能模組等各種應用中蓬勃發展。研究結果已發表在《自然通訊》期刊上。
