钙钛矿结构的太阳能电池,由于其工艺简单、潜在效率极高、材料成本极低,而被认为是取代硅基太阳能的第三代光伏发电技术。简单了解一下钙钛矿的结构和发电原理,可以更快地理解当下关于钙钛矿太阳能电池研究和投资的热点。
图中的电池原型 包括一个n 型致密层、一个中孔 氧化物 层、一个光捕获 钙钛矿层 、一个空穴传输层和两个电极。 PSC 的通用结构和不同的层按指示逐步沉积。 ①：氟掺杂氧化锡 (FTO)/铟掺杂氧化锡 (ITO) 涂层玻璃用作钙钛矿器件光阳极的基板,柔性基底通常为 ITO/PEN。 ②：在其上方,有一层致密的 半导体材料,主要是 TiO₂,用作空穴 阻挡层 或致密层,通常通过 超声波喷涂 沉
理想的全方位钙钛矿叠层电池由 1.7-1.9eV的宽带隙顶电池、互联层和 1.1-1.3eV 的窄带隙底电池堆叠而成,理论效率可以达到39%,开发高性能隧穿结和高效率窄带隙子电池是核心。全方位钙钛矿叠层电池无需晶硅材料,随着量产技术成熟可以实现有效降本。但窄带隙底电池
钙钛矿太阳能电池运作的奥秘在于其独特的光电转换过程。 在阳光照射下,钙钛矿材料会捕获光子,促使电子从稳定的价带跃升至活跃的 导带 。 这些被激发的电子随后迅速注入到电子传输层（ETL）,而相应的空穴则被引导至空穴传输层（HTL）。
钙钛矿型太阳能电池,即perovskite solar cells,是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池,属于第三代太阳能电池。 钙钛矿电池结构简单,以反型平面钙钛矿电池为例,自下往上依次为：玻璃、透明电极（FTO或ITO）、电子传输层、钙钛矿层、空穴
早期半导体所团队曾发现基于二次相PbI 2 的钙钛矿电池较难兼顾效率和稳定性(Advanced Materials, 2017,29,1703852)。主要原因是PbI 2 二次相的存在可能提供了钙钛矿分解以及离子移动通道,使得钙钛矿材料以及电池器件长期稳定性较差,且易产生较大的电滞。因此,如
钙钛矿太阳能电池结构图. 钙钛矿太阳能电池制造商在etl和htl之间放置钙钛矿吸收层,这两层都夹在电极之间,然后用玻璃覆盖透明层。使用最高广泛的方法使用一步法沉积,但使用两步沉积,蒸汽辅助或热气相沉积有不同的制造方法。
钙钛矿电池是下一代光伏电池的主要发展方向。作为第三代薄膜电池的代表,它使用钙钛矿结构材料作为光吸收层,并包括单结和叠层两种主要类型。这种电池具有高能量转化效率、低成本、轻质和柔性等优点,目前钙钛矿电池还处于产业化的早期阶段。
钙钛矿电池结构主要分为三类：介孔 n-i-p 型、平面 n-i-p 型和平面 p-i-n 型。 1）介孔结构, 介孔结构可以支撑钙钛矿层的生长,提升钙钛矿层与电子传输层的接触面积,进而有利于载 流子的传输,介孔型器件表现出更佳的器件性能然而介孔层的制备需要高温锻烧,不便于工 业化的生产。 2）平面结构,可以低温制备,适合应用于光伏领域进行大面积制备。 平面 n
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